O你简陋的厕所塑造了文明。从19世纪的英国开始，它传遍了整个工业化世界，消除了反复出现的霍乱流行病，并使人类的寿命翻了一番。但它的传播并不是普遍的。几十个国家无力建造厕所所依赖的下水道系统，导致当今25亿人遭受可预防的瘟疫，这些瘟疫在工业化国家被视为历史。每年，这种污水不足导致大约150万5岁以下儿童死于腹泻疾病。每年有10万人死于霍乱。
在几个低收入国家，下水道系统的投资陷入停滞，现在越来越多的人认为，解决当今卫生困境的办法不应依赖于现有的厕所。就像移动电话绕过了对有线电话基础设施的需求一样，一些工程师、设计师和人道主义工作者主张的不是更好的污水系统，而是更智能的厕所。他们说，未来的厕所必须是自给自足的。
为了了解当今发展中国家的卫生状况，有些人回顾了厕所首次普及的维多利亚时代。随着城市的扩张，贫民窟的人们很幸运地在他们的后院共用坑。他们不知道这些厕所可能是疾病的源头，但它们显然是许多不适的源头。冲水马桶在英国流行起来，因为它们的臭味要小得多。就像今天的情况一样，早期的冲水马桶是用一根形状像侧边的管子把水从马桶里冲出来的年代．残留在管道弯曲处的水将管道密封起来，防止臭味从下面的污水池飘上来。
2009年出版的那本书的作者、历史学家大卫·伊夫利(David Eveleigh)说，早期的厕所成功地消除了即时的恶臭，但很少有人考虑到排泄物会流向哪里厕所和抽水马桶．随着时间的推移，来自越来越多管理不善的抽水马桶的水给污水坑造成压力，并导致溢出。未经处理的污水渗入水井或流入街道和河流。太多的人将他们的排泄物排入泰晤士河，以至于1858年议会被迫关闭，实际上迫使立法者出资修建下水道系统。它花了近60年才普及到所有英国人。
发展中国家也一直处于类似的时期，垃圾污染河流或周边地区。但这些问题的答案与19世纪的英国不同。创新者现在面临的挑战是如何在不依赖污水处理系统的情况下，比维多利亚时代的前辈更有效地收集和消毒垃圾。比尔和梅琳达·盖茨基金会(Bill & Melinda Gates Foundation)负责卫生技术和工具的项目官员Doulaye Koné解释说:“我们不能等待人们变得富有”，这样他们的政府就能负担得起排污系统的费用。该基金会一直在发放赠款，作为其“彻底改造厕所挑战”(Reinvent the Toilet Challenge)的一部分。
一些工程师、设计师和人道主义工作者主张的不是更好的污水系统，而是更智能的厕所。
在第一轮比赛中获胜的四支队伍去年获得了24万美元的奖金。然而，目前还不清楚他们的哪个厕所——如果有的话——会引发第二次卫生革命。事实上，Koné并不指望只有一个赢家。他设想了几个独特的变化，在自给自足的主题，以适应环境的需要，从潮湿的贫民窟干旱的难民营。他说:“我们并不是要找到一种万能的解决方案，而是一系列能够满足不同类型消费者需求的厕所。”
盖茨基金的一个获胜者是由瑞士联邦水生科学与技术研究所(Eawag)的工程师领导的一个团队。他们的方法结合了污水处理前设计的经典元素:桶收集系统。19世纪70年代，英国罗奇代尔镇的居民在标准化的“粪便”桶中排便。马车把他们接走，换上了消毒过的。在其峰值时，系统由7504桶组成。粪便被放入沟里，最终被卖到地里使用。
这个计划少不了一些狄更斯式的恶臭，这使得抽水马桶和下水道更具吸引力。幸运的是，Eawag的工程师们似乎已经解决了臭味问题，他们添加了一个系统，通过工业设计公司EOOS设计的蓝色塑料厕所来循环用水。然而，罗奇代尔人面临的另一个挑战让他们更加气馁:以肥料为基础的肥料的利润无法弥补人工收集的成本。该团队认为，如果用户租用厕所，并向厕所主人支付一小笔费用，让他们每周清理两次，这种情况就可以解决。然后，企业主将这些内容带到一个中央处理厂，在那里，废物可以转化为可销售的产品。EOOS的首席设计师Harald Gründl说，产品越好，该方案越有可能奏效。
这些工厂可以使用的一项有前途的技术来制造高质量的产品，这项技术来自盖茨资助的另一项卫生倡议，由Eawag工艺工程师Kai Udert领导。“尿液含有我们排泄的大部分营养物质，”乌德特说，包括氮、磷、钾和硫。但是尿液中的氮会以氨气的形式自然流失，氨气是一种化学物质，它会让尿液在一段时间后散发出难闻的气味。Udert的团队通过利用自然产生的细菌将氨氧化成硝酸盐来稳定尿液。然后，他们将尿液中的原始营养物质浓缩在一个蒸发反应器中，蒸发反应器可将尿液中97%的水分去除，从而产生一种有效的肥料。
另一种将垃圾转化为黄金的方法来自“彻底改造厕所博览会”的获奖团队，该团队由加州理工学院的工程师领导。它使用一个普通的旧式抽水马桶，连接一个移动污水处理厂。冲洗后，固体沉淀物会沉淀到收集罐的底部，这些液体通过电解水进行处理，水被分解成氧气和氢气。具体来说，液体会流向一个电化学反应器，然后通过它发射太阳能供电的电流。电化学反应将尿液中的氯转化为氯，将液体变成一种类似漂白液的溶液，杀死微生物并中和其他污染物。然后消毒的液体被过滤，可以再次通过厕所冲水或用于灌溉。在相反的电极，一个简单的不锈钢板，电化学过程产生氢气，可以储存在燃料电池或用于烹饪，就像丙烷。
目前，这些高科技解决方案的价格阻碍了它们到达发展中国家。例如，加州理工学院的厕所，配备了太阳能电池板和电化学反应堆，每一个的制造成本约为2000美元。在那些人们每天生活费不足2美元的地方，这个价格根本不起作用。因此，卫生革命的成功还取决于工业是否愿意与发明者合作，以降低制造成本。然而，创新者对这些合作关系充满希望，因为市场正在等待。新兴经济体国家的城市发展迅速，这意味着贫民窟对卫生设施的需求是巨大的。
当高科技解决方案开花结果时，一些简单的发明已经落地。例如，瑞典非营利组织Peepoople向肯尼亚内罗毕地区的一个大型贫民窟引入了廉价的生物可降解的垃圾消毒袋Peepoos。他们发现，三分之二的贫民窟居民使用“飞行厕所”，即把塑料袋扔到尽可能远的地方。有了Peepoo垃圾袋，人们可以回收大约三分之一的成本，只要把用过的垃圾袋交给处理厂，把里面的东西转化为肥料。自2009年该非营利组织在内罗毕获得实施资金以来，该系统已经发展到每天为3000名客户和1万名在校儿童提供服务。
Peepoo包简单、便宜、灵活，许多业内人士认为这是一种可行的方法。不过，Koné解释说，盖茨基金会并不追求渐进式的改善。它的目标是产生“跳跃式”解决方案，让发展中国家绕过下水道，提供更好的东西。Koné想要看到厕所里的手机。Koné说:“1996年我在布基纳法索，没有固定电话。”但随着手机的发明，“突然之间，有手机的人就比有厕所的人多了，”他说。这并不夸张:根据最近的一项研究，全球70亿人口中约有60亿人可以使用手机，而只有45亿人可以使用厕所或厕所。
手机以20年前无法想象的方式改变了通讯、银行，甚至医疗保健。然而，未来的厕所有可能更具革命性。他们不仅可以通过改善卫生设施拯救数百万人的生命，而且正如世界厕所组织创始人杰克·西姆(Jack Sim)所说，更好的健康将带来更好的繁荣。今年，联合国通过了世贸组织将11月19日定为世界厕所日。无可否认，这个节日似乎是多余的。但联合国并没有忘记它的目的。这是对创新者迈向未来的呼唤。
切尔西·沃尔德是一位自由科学作家，为科学和《新科学家》。她在美国和奥地利之间移民。
本文最初发表于2013年11月的《废物》(Waste)专刊。
