Jämförelse av olika alternativ för rening av dricksvatten i utvecklingsländer

Transkript

1 EXAMENSARBETE INOM TEKNIK, GRUNDNIVÅ, 15 HP STOCKHOLM, SVERIGE 2018 Jämförelse av olika alternativ för rening av dricksvatten i utvecklingsländer FABIAN GALLI NIKITA SMIYANOV KTH SKOLAN FÖR ARKITEKTUR OCH SAMHÄLLSBYGGNAD

2 Förord Denna rapport är ett kandidatexamensarbete som är en delexamen på civilingenjörsutbildningen i energi och miljö på Kungliga Tekniska högskolan i Stockholm. Arbetet genomfördes av Fabian Galli och Nikita Smiyanov under vårterminen Examensarbetet ger 15 högskolepoäng, vilket också motsvarar 15 ECTS. Vi vill framförallt tacka Agnieszka och Gunno Renman för all information och hjälp som de har givit samt att de delat med sig av sin kunnighet. Vi är tacksamma för deras engagemang och de har varit ett bra inflytande under arbetets gång. Vi vill även rikta ett stort tack till Ingenjörer utan gränser för deras inflytande i åtgärder av bland annat vattenrening i utsatta områden. 1

3 Abstract This examination task will highlight different options for water purification, which is humanity's most important condition for life. The purpose is to investigate different alternatives for water purification and create a manual on how well these are suitable for location and association. The aim of the work is to investigate what different methods of water purification are available today, evaluate sustainability indicators based on social, economic and environmental assessments, to prepare cost estimates for the different methods and provide alternatives for water treatment which are already in use and therefore the report will determine which those are and where they exist, and how well they work in each place and under what conditions. Keywords: Health, human, methods, technology, water purification. 2

4 Sammanfattning Följande arbete kommer att lyfta fram olika alternativ för rening av mänsklighetens viktigaste förutsättning för liv, nämligen för vatten. Syftet är att undersöka olika alternativ för vattenrening och skapa en manual på hur bra dessa är lämpade till plats och förhållande. Arbetets mål är att undersöka vilka olika metoder för vattenrening som finns idag, utvärdera dessa utifrån indikatorer för hållbarhet med hänsyn till sociala, ekonomiska och miljömässiga aspekter, ta fram kostnadsberäkningar för de olika metoder samt ta fram alternativ till vattenrening som redan används och därför kommer rapporten ta reda på vilka dessa är och var de finns, samt hur väl dessa fungerar på respektive plats och under vilka förhållande. Nyckelord: Hälsa, metod, människor, teknologier, vattenrening. 3

5 Innehållsförteckning Förord 1 Abstract 2 Sammanfattning 3 1.Inledning 8 2.Bakgrund 9 3.Syfte 9 4.Mål 10 5.Metodik 10 6.Allmänt om vattenreningsmetoder Vanliga problem med dricksvatten Generellt om metoder UV-rening Fysikalisk vattenrening Biologisk rening Kemisk rening Kriterier för rent vatten Turbiditet Föroreningar Kostnad 14 7 Avgränsningar 14 8 Antaganden 15 9 Indikatorer Funktionalitet Kostnad Användning av kemikalier och Elektricitets-behov Tillgänglighet Användarvänlighet Skalbarhet Resultat Moringa Oleifera frön Funktionalitet Miljöparametrar Sociala parametrar 17 4

6 Tekniska aspekter Ekonomi Blekmedel (sodium Hypochlorite) Funktionalitet Miljöparametrar Sociala parametrar Tekniska aspekter Ekonomi Aquatabs Funktionalitet Miljöparametrar Sociala och kulturella parametrar Tekniska aspekter Ekonomi SODIS Funktionalitet Miljöparametrar Sociala parametrar Tekniska aspekter Ekonomi WADI Funktionalitet Miljöparametrar Sociala parametrar Tekniska aspekter Ekonomi Solvatten Funktionalitet Miljöparametrar Sociala parametrar Tekniska aspekter Ekonomi Lifestraw Funktionalitet Miljöparametrar 24 5

7 Sociala parametrar Tekniska aspekter Ekonomi Ceramic Pot Filter Funktionalitet Miljöparametrar Sociala parametrar Tekniska aspekter Ekonomi Tata Swach Funktionalitet Miljöparametrar Sociala parametrar Tekniska aspekter Ekonomi Slow Sand Filter Funktionalitet Miljöparametrar Sociala parametrar Tekniska aspekter Ekonomi Sawyer Filter, Bucket adaption Funktionalitet Miljöparametrar Sociala parametrar Tekniska aspekter Ekonomi Gift of Water Purifier Funktionalitet Miljöparametrar Sociala parametrar Tekniska aspekter Ekonomi SunSpring Hybrid Funktionalitet 31 6

8 Miljöparametrar Sociala parametrar Tekniska aspekter Ekonomi Sammanställning av resultat Diskussion Slutsats Referenser 40 7

9 1.Inledning En god hälsa är en huvudsaklig förutsättning och en rättighet till människans utveckling och integrering i samhället. Många saknar denna rättighet vilket skapar globala konflikter. En god hälsa är även en indikator på landets ekonomiska förutsättningar som tyvärr brukar tendera, ju bättre ett lands ekonomiska förutsättningar är, desto bättre är befolkningens hälsoindikator. Dock finns det alltid hopp, flera olika frivilliga organisationer jobbar för att främja rättvisa i alla välfärdssektorer bland annat sjukvården, teknisk hjälp, ekonomisk hjälp med mera. Dessa jobbar frivilligt för att alla människor ska ha möjlighet till att leva ett gott liv, även om egna förutsättningar inte räcker till. Dricksvatten är en av de viktigaste förutsättningarna till liv, utan vatten skulle inte livet kunna fortsätta på jorden, inte heller ett komplext levnads system som människokroppen är. Dock är dricksvatten inte alltid något självklart för alla, i vissa delar av världen är till och med de lokala så kallade dricksvattnet farligt för hälsan. Till stor del handlar hotet om att dricksvattnet är förorenat och att det ibland innehåller olika skadliga bakterier och virus som skadar hälsan. Tyvärr är dessa hot inte alltid aktuella med tanke på det många gånger stora behovet av dricksvatten, vilket leder till spridning av sjukdomar och ibland död. Människor i utvecklingsländer kan till och med vara tvungna att ta sig långa sträckor för att inhämta vatten som inte är rent eller drickbart och det är oftast då det enda alternativet för befolkningen på sådana områden att försörja sig med vatten. Avsaknaden av vattenkällor och privata toaletter har genomgripande negativa effekter på livet för människor i olika samhällen världen över. Dessa konsekvenser slår hårt mot kvinnor och påverkar deras hälsa, säkerhet och socialt liv. Avsaknaden av rena vattentillgångar och toaletter i skolor är en avgörande faktor för en ung kvinna att stanna i skolan, synnerligen under puberteten. Idag finns det 17 globala målen för hållbar utveckling, varav delmål sex som bland annat talar om att till ett specifikt årtal ska alla ha tillgång till vatten, tillgång till tillfredsställande sanitet och hygien, vattenkvaliteten skall vara förbättrad genom minskning av föroreningar, man ska införa anpassad förvaltning av vattenresurser med mera. Samtidigt är det viktigt att ha en överblick på delmål två som talar om att en förbättrad hälsovård skall uppnås, antalet sjukdomsfall i följd av bland annat dricksvatten av dålig kvalité skall minska och hur spridningen av allvarliga sjukdomar som sprids med hjälp av bland annat vattendrag, ska stoppas. (UNDP och Globala målen, n.d.) Många hjälporganisationer hjälper till i de utsatta områden och det är viktigt att de pengar som går till dessa områden blir använda på ett optimalt sätt. I denna rapport kommer en mängd olika vattenreningsmetoder att utvärderas utifrån ett antal hållbarhetindikatorer för att förenkla valet av metod beroende specifika förutsättningar. Detta eliminerar behovet av att lägga pengar på undersökningar gällande vilken vattenreningsmetod som passar bäst för olika situationer. 8

10 2.Bakgrund Vatten är ett väldigt viktigt ämne som människor behöver för att överleva och trots att 70 % av jordens yta täcks av vatten är tillgången på rent vatten ett stort problem idag på många platser över hela världen. Av jordens cirka 7 miljarder invånare lever 2.1 miljarder i brist på tillgång till rent dricksvatten (United Nations, n.d.) och med världens befolkning som ökar stadigt krävs det drastiska åtgärder för att möta det stora och växande behovet. Bristande tillgång till rent vatten ger förutsättningar till ökade smittorisker och resulterar i spridning av många olika sjukdomar, som till exempel kolera, diarré och hepatit A. Varje år beräknas människor dö av diarré på grund av denna bristande tillgång, varav av dessa är barn under 5 år. Avsaknad av rent vatten påverkar även hygienen på sjukhus globalt och medför att 15 % av patienter får någon typ av infektion under sin sjukhusvistelse (World Health Organisation, 2018). Tillgång till rent vatten har onekligen stora positiva effekter på människors hälsa världen över men det förbättrar inte enbart hälsan utan får även många andra positiva följder. Kvinnor och barn bär ofta ansvaret för att försörja hushållen med vatten och spenderar varje dag upp mot 6 timmar på att hämta vatten. Detta är tid som skulle kunna spenderas på att ta hand om familjen eller för barn är det tid som skulle kunna gå åt till utbildning och lek. Utbildning leder till jobb och därmed till ekonomiska möjligheter vilket har stora möjligheter till ökad levnadsstandard på många utsatta platser i världen. (Water.org, 2018) Behovet av rent vatten är stort och är av stor vikt för att förbättra många människors livssituationer. Det finns idag många icke-statliga organisationer som arbetar för att förbättra situationen för många människor genom att förse, utveckla och göra tekniker tillgängliga och ekonomiskt överkomliga. Det finns många lösningar till att lösa problem relaterat till förorenat dricksvatten och idag används många olika metoderna för att rena vatten, men de har olika effektivitet och kostnader och det krävs att rätt metod når ut till rätt ställen i världen. 3.Syfte Rapportens syfte är att utvärdera olika metoder för vattenrening och sedan använda den information som grund till en manual för de olika metoderna och hur dessa då är bäst lämpade för olika platser och förhållanden. Manualen ska vara kortfattad och den ska vara lätt att läsa och enkel att förstå. De olika metoderna kommer att bli utvärderade utifrån ett antal indikatorer. Dessa indikatorer kommer att graderas för varje enskild metod och för att sedan kunna få ett slutgiltigt resultat för varje metod, vilket möjliggör jämförelse av dessa för att se vilken metod som ska väljas vid en specifik situation 9

11 Manualen kommer att vara inriktad på småskaliga vattenreningsverk och främst vara till för grupper och samhällen i utvecklingsländer. 4.Mål För att uppnå syftet bör det undersökas vilka olika metoder för vattenrening som finns idag och ta reda på deras svagheter och styrkor. Det finns många alternativ till vattenrening som redan används och därför kommer rapporten ta reda på vilka dessa är och var de finns, samt hur bra dessa fungerar på respektive plats. För att utvärdera detta kommer det att det tas fram indikatorer för hållbarhet utifrån sociala, ekonomiska och miljömässiga perspektiv. Metoderna kommer sedan att utvärderas utifrån indikatorerna och detta för att utvärderingen av de olika metoderna ska ske på samma sätt och för att läsare på ett tydligt sätt kan se hur metoderna är graderade. För att inte innefatta hela världen kommer denna undersökning begränsas i en del aspekter som presenteras mer ingående senare i texten. 5.Metodik Detta är en studie i uppdrag av ingenjörer utan gränser som skapas med hjälp av bland annat information från dem samt från handledare. Det är en litteraturstudie som görs till större del genom avancerad sökning på internet och källorna består av rapporter, artiklar, avhandlingar och hemsidor. Kontakt med relevanta personer, främst inom företag, skapas för att besvara frågeställningar som dyker upp gällande specifika vattenreningstekniker. Utvärdering av de olika metoderna sker utifrån ett antal indikatorer som täcker de tillhörande miljö-, ekonomiska-, sociala- och hälsoaspekter kring metoderna. De är framtagna under ledning av Ingenjörer utan Gränser för att kunna anpassas till organisationens mål med rapporten. Tillsammans med handledarna och efter vidare efterforskning och jämförande med andra indikatorer, har dessa ytterligare finslipats och avgränsats för att på ett effektivt sätt kunna täcka upp de viktigaste aspekterna med den storleksbegränsning som denna rapport har. 6.Allmänt om vattenreningsmetoder Vattenrening är en process som avlägsnar oönskade ämne från vatten. Det finns olika vattenreningstekniker, som med varierande effektivitet avlägsnar kemikalier, biologiska föroreningar, suspenderade ämne (bestående av fibrer och andra partiklar som orsakar grumlighet) och gaser. Olika reningsmetoder producerar rent vatten för olika syften och mål. Ett stort intresse i världen föreligger i att kunna rena vatten för mänsklig konsumtion, det vill säga dricksvatten, men kan också renas för en rad andra intresseområden, som till exempel inom medicinska, kemiska och industriella områden. 10

12 Dricksvattenkvaliteten i stora delar av världen är inte tillfredsställande för att kunna konsumeras direkt ur kranen eller vattendrag, vilket gör att efterfrågan och behovet av reningsmetoder är aktuella ämnen (UNICEF, n.d.). Det finns olika problem som inte möjliggör en direktkonsumtion, såsom förekomsten av mikroorganismer i dricksvatten som orsakar tarmsjukdomar, hälsofarliga ämnen och andra gifter som orsakar matförgiftning. Några andra problem är vita beläggningar som orsakas av kalk från hårt vatten, bruna beläggningar orsakade av järn eller mangan, gröna beläggningar orsakade av surt eller aggressivt vatten samt gulfärgat vatten som innehåller humusämnen. Det är också viktigt att ta bort metaller som inte ger någon beläggning eller syns i vatten, såsom arsenik eller arsenat som kan förekomma naturligt i jorden eller berggrunden som vatten kan komma i kontakt med. Dock är inte förekomsten av metaller och biologiska föroreningar i vatten något som endast orsakats naturligt. Det är föroreningar som kommer från industrier och hushåll som utgör störst påverkan på miljön och levande organismer som lever i närliggande miljöer. Förorenat vatten är ett problem som existerar över hela världen, utsläpp från industrier till vattendrag påverkar hela ekosystem. Emissioner från förbränning av fossila bränslen är utsläpp som också påverkar vatten och vattenkvaliteten och leder till försurning som i sin tur leder till andra processer som inte möjliggör direkt vattenkonsumtion. Reningsmetoderna inkluderar en rad fysikaliska processer som möjliggör vidare vattenanvändning för olika ändamål. De fysikaliska processerna inkluderar filtrering, sedimentering och destillation. Vidare existerar biologiska processer där man använder sig av långsamfiltrering med biologisk inverkan, men och av biologiskt aktivt kol. Det finns även kemiska processer som möjliggör reducering av organismer och ämnen som inte kunde brytas eller filtreras i tidigare stadier av fysikaliska processer. Dessa innefattar bland annat flockning, en process där ett ämne som är finfördelat i ett annat ämne kommer ut ur en heterogen blandning innehållande fasta partiklar vilka är tillräckligt stora för sedimentering i form av flock eller flingor, det vill säga borttagning av suspenderade partiklar. Klorering är också en del av kemisk process. Även elektromagnetiska vågor (UV-ljus) används för en starkare effekt. 6.1Vanliga problem med dricksvatten Ett av de mest förekommande problemen med dricksvattnet är förekomsten av bakterier och virus. Vanligast förekommer de i en egen brunn där bakterier eller andra mikroorganismer lever och som fortplantas under specifika förhållande. Vanligtvis beror problematiken på dålig skötsel av brunnen, eller placering av brunnen, det kan exempelvis handla om att brunnen är grävd på gamla sanitetsplatser eller i närheten. Smuts och sediment är ett annat problem gällande vattenföroreningar som består av metaller och övriga ämne som är skadliga för hälsan i höga koncentrationer. Vita beläggningar som orsakas av kalk från hårt vatten, bruna beläggningar inträffande av järn eller mangan, gröna beläggningar orsakande av surt eller aggressivt vatten samt gulfärgat vatten som har komponenter av humusämnen. Mikrobiella och organiska föroreningar kan inte alltid upptäckas av humana sinnen. Vanligtvis dröjer det en viss tid innan problematiken upptäcks. Många människor blir aldrig misstänksamma tills någon i samhället börjar bli sjuk. Vatten nära jordbruket kan innehålla 11

13 organiskt material från pesticider eller gödningsmedel som är skadligt för miljön och hälsan. Kemikalier från pesticider och gödningsmedel i vatten ökar risken för cancer och kan försämra synen, orsaka lever- och njurskador och andra kroppsfunktionsnedsättningar. Snarlika problem kan bero på att vattenexponering nära industriella anläggningar. (Livsmedelsverket & SGU, 2014, Boverket, 2016) 6.2 Generellt om metoder UV-rening UV-strålning delas upp i tre olika kategorier. UVA-strålning utsätts människor dagligen för under soliga dagar, det är denna strålning som gör att huden får pigment, solbrända. UVB-strålning som har en något kortare våglängd än UVA, men kommer också från solen, denna strålning är fördelaktig för kroppen i måttliga mängder då den ökar kroppens produktion av D-vitamin, gör huden tjockare och ökar mängden pigment. Sista kategorin är UVC-strålning, denna typen av ljusvågen skapas naturligt av solen men når aldrig jordens yta eftersom det absorberas av atmosfären. Det ultravioletta ljuset som används för vattenrening är UVC-ljus som skapar ett effektivt skydd mot bakterier, detta bidrar till ett rent och säkert uttag av vatten. UV-ljus spränger mikroorganismernas DNA-kärnor vilket innebär att utbredningen av bland annat Hepatit A och Salmonella förhindras, samt andra oönskade bakterier inte kommer i människokroppen. (Svenskt Vatten, 2009) Fysikalisk vattenrening Föroreningar i vatten kan vara olika, bakterier, kemiska ämne eller partiklar som är synliga eller osynliga. För separation av partiklar används vanligtvis tre metoder, antingen var för sig eller i kombination av två eller flera. Dessa metoder är sedimentering, filtrering och destillering. i) Sedimentering är en process där partiklar som finns i vatten sjunker till botten på grund av gravitation, beroende på kornstorlek tar det olika långt tid för partiklar att sedimenteras, ju större partikeln är- desto snabbare sedimenteras den. ii) Filtrering är den vanligaste metoden för vattenrening. Med filtrering anses vatten passera genom ett material för att avlägsna oönskade partiklar, grumlighet (suspenderade ämne) samt joner. Filtrering brukar vanligtvis bestå av sand, grus, aktivt kol eller en tunn hinna (membran). iii) Destillation är en process om involverar uppvärmning, förångning och kondensation av vätska med avsikt att separera vatten från föroreningar. För att få destillerat vatten kokas vatten varvid ångan förs vidare till ett förvaringskärl där ångan kyls ner och kondenserar till sin ursprungliga aggregationsform. Partiklar ansamlas i med kokande vatten, bakterier och virus dör på grund av höga temperaturer. (Andersson, 2009, Gehrke, et al. 2014) Biologisk rening Biologiska vattenreningsprocesser involverar mikroorganismer som demolerar och bryter sönder det organiska materialet i vatten. Under gynnsamma förhållande, inklusive hög 12

14 syrehalt och låg grumlighet, bryter mikroorganismerna ner materialet i vattnet och därigenom förbättrar vattenkvaliteten. Långsamma sandfilter eller kolfilter används för att ge ett stöd som dessa mikroorganismer växer på. i) BSF är förkortning på ett biosandfilter som används för vattenrening. Biosandfilter tar bort patogener och suspenderade ämnen från vatten med biologiska och fysikaliska processer som sker i en sandlagret täckt med en biofilm. BSF har visat sig ta bort tungmetaller, grumlighet, virus och bakterier. Under sandfiltreringen skapas ett lager av biologiskt material. Lagret består svampar, bakterier och andra hydrofila organismer, samt metaller som järn, mangan och kisel. ii) Fröna från trädet Moringa oleifera kan användas gör vattenrening. De egenskaperna hos proteinet i fröna är mikroskopiska uppbyggnaden hos de koagulerade små delarna som bildas med hjälp av proteinet. Reningen går till så att protein från sönderslagna moringafrön fastbinder till partiklar i vatten och får dem att koagulera och sedimenteras. (Andersson, 2009) Kemisk rening De kemiska reningsmetoder är konstruerade på ett sätt som gör att kemiska ämne reagerar med partiklar och bakterier i vatten och desinficerar samt sedimenterar dessa. Kemiska metoder användas i samband med andra vattenreningsmetoder, fysikaliska, UL-metoder. Kemisk rening brukar vanligtvis vara en delprocess i andra metodiker. Tillsättning av natriumhypoklorid, jod, väteperoxid mm. gör att bakterier-och virusspridning i vatten elimineras. (Kitchen, 2018). 6.3Kriterier för rent vatten Turbiditet Turbiditet eller grumlighet är vad vattnets grumlighet kallas för och detta mäter vattnets genomskinlighet, vilken blir förvärrad till följd av en höjd andel partiklar i vattnet. Grumlighet kan bland annat orsakas av sand, gyttja, bakterier och kemiska fällningar. En vanlig enhet som ofta används för att mäta grumlighet i vatten är NTU (nephelometric turbidity units), högre NTU innebär en högre grad av grumlighet (World Health Organisation, n.d). Denna enhet mäts genom att mäta en ljusstråles förmåga att passera genom vatten (Lenntech, n.d). Grumlighet kan användas som indikator för vattnets kvalitet. Snabba förändringar kan indikera på att stora förändringar, orsakade av stormar, utsläpp och dylikt. Trots det att många händelser med stora utsläpp eller sjukdomsutbrott har associerats med en ökad grumlighet i vatten går det inte med säkerhet att varje gång koppla höjd grumlighet med ökad halt av föroreningar. Men en låg grumlighet bör ändå siktas på då detta i många fall som tidigare skrivet, indikerar förorenat vatten. Hög grumlighet gör desinfektion av vatten svårare, då hög grumlighet gör att organismer kan skyddas av partiklarna i vattnet när olika metoder för desinfektion används. WHO har därför satt en gräns för nivån av grumlighet i vatten. Detta gör att metoderna för rening blir mer pålitliga och sänker risken för 13

15 förekommandet av föroreningar. Nivån för Grumlighet bör inte överstiga 5 NTU och idealt bör den inte överstiga 1 NTU, men som är svårt att uppnå på många utsatta och fattiga platser i världen (World Health Organisation, 2017). I grumligt vatten finns en stor mängd partiklar som även kan binda till sig tungmetaller och andra giftiga föreningar, vilket också indikerar på att grumligt vatten är farligt (Lenntech, n.d) Föroreningar Det finns en mängd olika föroreningar som kan transporteras med hjälp av vatten vilket medför en stor fara för människan i jakt på dricksvatten. Föroreningarna brukar delas in patogener, oorganiska ämnen, organiska ämnen och avfall. Bakterier, virus och protozoer är vanliga patogener som har varierande effekt på människans hälsa vid konsumtion (Alo, B.T., 2018). Det finns många olika typer av tekniker som renar vatten från dessa föroreningar och World Health Organisation har sammanställt ett antal kriterier för hur effektiv en metod bör vara på att rena vatten. Tabell 1. WHO kriterier för minimumreducering för vattenreningstekniker. Bakterier Virus Protozoer Minimum reducering för vattenreningstekniker 2 log 10 3 log 10 2 log 10 En 2 log 10 reducering innebär en reducering på 99% och en 3 log 10 reducering innebär en reducering på 99,9% (World Health Organisation, 2016) Kostnad WHO har även satt ett kriterium för vad ett vattenreningssystem bör kosta och har kommit fram till att rent vatten bör ha en kostnad som motsvarar 3% av hushållets inkomst. För att sätta det i perspektiv kan man observera resultatet från en undersökning utförd av Ingenjörer Utan gränser angående inkomster i hushåll i byarna Nwa och Tatum i Kamerun. I undersökningen frågades 15 hushåll och inkomsterna varierade mellan 3,8 EUR (2500 CFA) till 762 EUR ( CFA) i månaden. Enligt WHO:s kriterium bör alltså kostnaden för dricksvatten ligga mellan 0,11 22,8 EUR ( CFA) i månaden (Ristinmaa, K., 2017). 7 Avgränsningar För att rapporten inte ska omfatta alla metoder för vattenrening som finns idag har avgränsningar gjorts gällande storlek, teknologisk mognadsgrad och målgrupp. Manualen ska vara aktuell idag och därför krävs det att tekniken som undersöks i rapporten har hög grad av mognad, alltså hög Technology Readiness Level (TRL). Teknik med hög mognadsgrad är till exempel en teknik som är färdigutvecklad eller redan är beprövad. Manualen skapas för att underlätta val av vattenreningsmetod och hjälpa utsatta grupper i världen som är i behov av 14

16 vattenrening och som kanske inte har resurser för att göra efterforskning i vilken metod som passar dem bäst. Därför avgränsas storleken på tekniken till att passa allt från en familj till ett mindre samhälle. Undersökningarna i rapporten avgränsas även till viss del för att passa områden i Afrika. Dock är utvärderingarna av vattenreningsmetoderna gjorda utan några antaganden gällande plats vilket gör att informationen kan användas till fler områden i världen. 8 Antaganden Några antaganden är gjorda i syfte att förenkla rapporten något. Antaganden kring åtkomst av vatten är gjorda så vatten antas vara tillgängligt. Det innebär att till exempel kostnaden av vattenreningssystemen inte innefattar eventuell frakt av vatten om detta inte finns närliggande. Ett annat generellt antagande som rapporten utgår ifrån, är att en människa behöver 2 liter rent dricksvatten per dag. Antagandet används främst då beräkningar utförs kring hur många personer som kan förses med vatten per reningsmetod. Tekniker som presenteras nedan kan i vissa fall ha potential till att rena vatten dygnet runt, men detta kräver i särskilda fall att bemanning vid tekniken dygnet runt, vilket inte är särskilt troligt. För att förenkla beräkningar kring graden av användande per dag har ett antagande kring detta gjorts. Om genomsnittstiden hemma antas vara 16 timmar varav 8 timmar av dessa är i sömn, återstår 8 timmar som potentiellt kan nyttjas till att använda tekniken för att rena vatten. 9 Indikatorer Metoderna som undersöks har alla egenskapen att rena vatten, men detta sker på olika sätt och med hjälp av olika tekniker. Utvärderingarna görs utifrån indikatorer som är konstanta i alla granskningar för att säkerställa att metoderna blir evaluerade på samma sätt och i slutändan kunna jämföras på ett någorlunda rättvist sätt. Indikatorerna är de som presenteras nedan. 9.1 Funktionalitet Funktionalitet beskriver hur effektiv en teknik är på att rena vatten och hur den hanterar grumlighet i vatten. Effektiviteten mäts i hur väl tekniken reducerar förekomsten av virus, bakterier, protozoer, kemikalier, tungmetaller. 9.2 Kostnad Denna indikator innefattar alla tillhörande kostnader till en teknik. Det innebär första kostnad för produkt, installationskostnad, underhållskostnader och eventuella kostnader för elkonsumtion, för att slutligen också presenteras kostnaden per renad liter. 15

17 9.3 Användning av kemikalier och Elektricitets-behov Indikatorerna besvaras med ett enkelt ja eller nej och beskriver om de kräver elektricitet eller kemikalier i reningsprocessen. 9.4 Tillgänglighet Hur väl denna indikator bedöms vara uppfylld baseras på hur pass avancerad varje teknik är, handlar det om att ett stort system eller endast en PET-flaska som behöver införskaffas. 9.5 Användarvänlighet Denna indikator hänvisar till hur enkel eller avancerad en metod är att använda, om det handlar om flera steg för att få rent vatten eller om det endast kräver att vatten hälls ner i systemet, men också om det kräver en komplicerad montering eller kontinuerligt underhåll. 9.6 Skalbarhet Utvärdering av metodernas skalbarhet görs genom att se till metodens förmåga att rena vatten och hur mycket. Det innefattar teknikens flöde av rent vatten och dess livslängd för att sammanfattas i hur många personer som ska förses med vatten per enhet och dag. 10 Resultat Resultat delen innehåller en ansamling av metoder och teknologier som omfattar arbetets syfte-avancerad sökning. Metoder har en ordning som går ut gå hur pass simplifierad metoden är samt dess kostnad. Som referens har WHO (World Health Organization) minimikrav används på hur väl renat vatten är, vidare har informationen från producenter och forskningsrapporter används. De flesta metoder och teknologier som redovisas i resultatet har en forskningsbakgrund, det vill säga att det finns direkt forskning om specifika metoder eller att teknologin tillämpar metodiken som forskningen har bedrivit, dock har två teknologier inget forskningsbevis eller forskning kring sig, dessa väljas ändå att presenteras i rapporten då de anses vara lämpliga för ämne och syfte, dessa två är Blekmedel och Gift of Water Purifier. Övriga metoder har en forskningsbakgrund. 16

18 10.1 Moringa Oleifera frön Fröna från trädet Moringa oleifera kan användas för vattenrening. Moringaträdet kallas även mirakelträd eftersom det går att få både mat och olja ur trädet. Frön kan också användas för att rena vatten. De egenskaperna hos proteinet i fröna är mikroskopiska uppbyggnaden hos de koagulerade små delarna som bildas med hjälp av proteinet. Det visar sig att de koagulerade partiklar som bildas är mycket täta, vilket är en fördel för reningen av vatten. Reningen går till så att protein från sönderslagna moringafrön fastbinder till partiklar i vatten och får dem att koagulera. (Hellsing, et al. 2013, Kweku Amagloh & Benang, 2009, Marobhe, 2008) Funktionalitet Fröna avlägsnar effektivt bakterier, virus och metallpartiklar och grumlighet. Fröna behandlar effektivt vatten som finns i behållare, där frön pulver sprids i och blandas med förorenat vatten. Metoden eliminerar 90 99% av bakterier och virus. På ett effektivt sätt reducerar denna metod suspenderade ämne och metallpartiklar genom att koagulera och sedimenteras till botten av behållare. Beroende på vilka tungmetaller som finns i vatten renas och koaguleras de olika mycket, mellan 70 95%. Antalet frön som skall användas beror på grumligheten i vatten, ett frö kan användas för 1 4 liter vatten, ju högre turbiditet, desto flera frön används för varje liter vatten. (Doerr, 2005) Miljöparametrar Denna typen av metod kräver ingen energi, endast förorenat vatten och fröna. Moringafrön har en naturlig förmåga att rena vilket medför att inga ytligare kemikalier krävs. Koagulering som sker under tiden frön pulver är i kontakt med vatten sker enbart på grund av de naturliga organiska processer vars ämne förekommer i fröernas kemiska struktur Sociala parametrar Hantering av fröna kräver inga förkunskaper eller kompetens, enda som människan bör göra är att mala fröna och sprida i förorenat vatten. Genom att använda rätt kvantitetfrön undviker man att lämna överflödigt protein i det rengjorda vattnet, som begränsning bör ett frö användas för en liter vatten som mest. 17

19 Tekniska aspekter Ett paket med 100 frön kan rena minst 100 liter vatten, och högst 400 liter och kan då förse 50 till 200 personer med vatten per paket och dag Ekonomi Kostnader för fröna varierar, i många länder växer Moringa oleifera som en vanligt växt, vilket gör att priser för konsumtion av fröna reduceras till noll. Medelvärde på priset är 8 EUR för 100 stycken frön (ca.100 gram). Kostnaden per renad liter beräknas till 0,08 EUR (1 frö/liter), 0,04 EUR (1 frö/2 liter), 0,03 EUR (1 frö/3 liter), 0,02 EUR (1 frö/4 liter) Blekmedel (sodium Hypochlorite) En vanligt förekommande metod för att rena vatten är att använda sig av olika typer av Klor. Det är en kemisk process som eliminerar olika föroreningar genom att direkt attackera cellerna i föreningarna (Safe Drinking Water Foundation, 2017). Blekmedel innehåller en viss typ av klor i flytande form och genom att använda rätt dosering av medlet i rätt mängd vatten kan vatten renas effektivt från en mängd föroreningar Funktionalitet Vid rätt dosering kommer chlorine Bleach reducera både bakterier och virus med 100% i vattnet. Tekniken är däremot inte effektiv vid renande från alla protozoer och reducerar inte heller grumlighet. Den renar inte heller vattnet från kemikalier och metaller (Akvopedia, 2017). Beroende på storlek på vattenbehållare tar det olika tid för vattnet att bli helt renat, men i en vanligt förekommande behållare på cirka 20 liter (Population Services International, n.d), tar det ungefär 30 min innan vattnet är rent efter applicering av kloret (Centers for Disease Control and Prevention, 2014a) Miljöparametrar Tekniken kräver ingen el eller batterier för att fungera men är som ovan nämnt en process som använder sig av kemikalier vilket för med sig ett antal svårigheter i användandet. Att använda klor i dricksvatten höjer till exempel risken för att få cancer för de som konsumerar vattnet. Sodium Hypochlorite är mycket giftig och orsakar allvarliga skador vid kontakt av hud och ögon. Det får också allvarliga konsekvenser för marina livet vid utsläpp av medlet i haven (Water Guard Incorporated, 2015). 18

20 Sociala parametrar Chlorine Bleach finns ofta tillgänglig i vanliga affärer och kräver inget mer än själva medlet för reningsprocessen. Däremot är medlet mycket giftigt och kräver försiktighet i både användning och förvaring Tekniska aspekter Det finns ett optimum för vattnets egenskaper då metoden renar optimalt. Detta är då vattnet har en temperatur på minst 18 grader celsius och ph-värdet är mellan Överstiger ph-värdet 9 är metoden inte längre pålitlig. Vid för låg temperatur på vattnet krävs längre tid för att vattnet ska bli rent. Mellan 10 och 18 grader bör man vänta en timme istället för 30 minuter och 2 timmar om vattnets temperatur understiger 10 grader. Grumligt vatten kräver också en anpassning av doseringen som i detta fall blir högre. (Centers for Disease Control and Prevention, 2014b). Livstiden hos produkten är endast 3 månader efter tillverkning (Akvopedia, 2017). Tekniken är simpel och en flaska med sodium hypochlorite kan rena upp till 1000 liter vatten och en flaska kan då förse 500 personer med vatten per dag. Däremot krävs en behållare med en volym på minst 1000 liter vilket inte är en vanligt förekommande storlek på behållare Ekonomi En flaska som kan potentiellt användas till att rena 1000 liter vatten kostar mellan US cents (Centers for Disease Control and Prevention, 2014a) och priset per renad liter blir då 0,0004 EUR Aquatabs Aquatabs är en klorbaserad vattenreningsmetod som kommer i form av tabletter till skillnad från sodium hypochlorite som är i flytande form Funktionalitet Tabletterna reducerar bakterier i vatten med 99,9999% (6 log), virus med 99,99% (4 log), men reducerar endast förekomsten av vissa typer av protozoer (World Health Organisation, 2016). Efter tabletten appliceras i vatten tar det 30 min för vattnet att bli rent, men det förutsätter att vattnet inte är grumligt. Tabletterna kan inte heller reducera grumlighet (Aquatabs, n.d) Miljöparametrar Tekniken kräver ingen el eller batterier för att fungera men är som ovan nämnt en process som använder sig av kemikalier för att rena vatten. 19

21 Sociala och kulturella parametrar Tekniken har endast två steg i reningsprocessen, applicera en tablett i vattnet och vänta på resultat. Tabletterna är inte farliga vid kontakt av hud, men utgör ett hot mot hälsan om de av någon anledning skulle sväljas Tekniska aspekter En Aquatab-tablett renar 20 liter vatten. Vid höga nivåer av grumlighet kan det däremot behövas högre doser och det gör även tabletterna mindre effektiva (MEC, n.d). Tabletterna har en livslängd på 5 år (Aquatabs, n.d). En tablett har förmågan att rena 20 liter vatten och kan då förse 10 personer med vatten per dag. I en ask finns 30 tabletter och med dessa kan 600 liter vatten renas vilket kan förse 300 personer med vatten per dag, men vilket medför svårigheter som att hitta ett kärl som har en volym på cirka 600 liter vatten Ekonomi Kostnaden för ett paket med 30 tabletter är 16.5 EUR (MEC, n.d) och kostnaden per renad liter blir således 0,0267 EUR SODIS SODIS står för Solar Water Disinfection och är en metod som renar vatten med hjälp av solens UV-strålning, genom att en PET-flaska fylls med vatten och placeras ute i solljus. Metoden kräver att flaskan som används är relativt ny, det vill säga en flaska som inte är alldeles för repad och bucklig. Då flaskan är placerad ute i solljus utnyttjas solens UV-strålning till att bryta ner bakterier och virus och på så sätt blir vattnet renat (SODIS, 2011) Funktionalitet Metoden renar vatten effektivt från bakterier och Protozoer, men är inte lika effektiv på att rena vattnet från virus. Den reducerar både bakterier och protozoer med 99,9% (6-log 10 ) och virus med 99% (2-log 10 ) (World Health Organisation, 2016). SODIS reducerar inte grumlighet och om vattnet är grumligt fungerar metoden sämre och kräver då att vattnet ska ha en temperatur över 50 grader i minst en timme för att med säkerhet veta att bakterier och amöbor inte överlever (Ristinmaa, K., 2017). Metoden renar inte vatten som är förorenat med olika kemikalier och metaller (Wikipedia, 2017). 20

22 Miljöparametrar Metoden kräver inte någon energi, i forma av el, eller kemikalier i reningsprocessen (Ristinmaa, K., 2017) Sociala parametrar PET-flaskor är tillgängliga över hela världen, det gör att metoden kan användas nästan överallt. SODIS-metoden är enkel att använda då det endast krävs att en flaska fylls med vatten och sedan placeras i solen. Metoden kräver inget underhåll, utan endast ett regelbundet utbyte av PET-flaskor Tekniska aspekter SODIS fungerar att använda varje dag om året så länge solljus finns, men vilket då begränsar användningen till dagtid (Ristinmaa, K., 2017). Vattnet anses vara rent efter att det har lämnats minst 6 timmar i solljus (SODIS, 2011). Metoden är relativt begränsad till en person eftersom tekniken är beroende av PET-flaskor som inte bör ha en volymstorlek större än 3 liter. Detta innebär att användningen begränsas till ungefär 1 person per enhet och dag Ekonomi Kostnaden för SODIS är endast kostnaden för PET-flaskorna som ska användas, då reningen av vattnet sköts av solljuset. Priset för en flaska är cirka 0.6 EUR (Karnebäck, S., 2018) Kostnaden blir då cirka 0,00164 EUR per renad liter WADI WADI är en produkt som används i samband med SODIS och används som en indikator för att säkerställa att vattnet är drickbart. Produkten består av en liten apparat som läggs tillsammans i solen med PET-flaskorna, som innehåller det vatten som önskas renas. När vattnet har blivit utsatt för tillräckligt mycket strålning visar WADI-apparaten en glad mun som indikerar att vattnet är drickbart (Helioz, n.d) 21

23 Funktionalitet WADI används som tidigare nämnt, tillsammans med SODIS (se stycke ). Om utförandet av SODIS görs på ett korrekt sätt visar den med stor säkerhet att vattnet är rent till 99,9% (6-log 10 ) från bakterier och protozoer, men renar även virus med 99% (2-log 10 ) (World Health Organisation, 2016). Tekniken kan inte ge ett pålitligt svar om vattnet är grumligt, vilket då kräver en förfiltrering för avlägsnande av de större partiklarna. Den visar inte heller om vattnet är renat från kemikalier eller andra tungmetaller (Helioz, n.d). WADI är en enhet som används som komplement till SODIS metod att rengöra vatten, vilket är en metod som kräver ungefär 6 timmar innan vattnet kan anses som renat (SODIS, 2011) Miljöparametrar Den använder inga kemikalier i processen och den drivs helt av solenergi (Riss, G., 2018) Sociala parametrar Företaget som producerar WADI har partners i flera länder men i nuläget inte globalt. Om WADI ämnas användas i humanitärt syfte erbjuds ett lägre pris, men för att få detta krävs att kontakt görs direkt med företaget. Användningen av WADI är enkel då denna endast består av att lägga ut apparaten tillsammans med PET-flaskorna och sedan vänta på att den ska visa en glad mun på sin display. Produkten ska inte behöva någon något speciellt underhåll och är både regn och stöttålig vilket ökar användarvänligheten (Helioz, n.d) Tekniska aspekter Den fungerar bäst under dagtid då solen strålar mest, men det går även bra att ha ute då det är molnigt och även under natten, bara det att det tar längre tid för att få resultat. Livslängd på en WADI-enhet är minst 5 år (Riss, G., 2018). WADI har mycket bra skalbarhet med tanke på att en enhet kan användas till en nästan obegränsad mängd PET-flaskor, om behovet av rent vatten ökar är det bara att köpa in fler flaskor. Detta gör det svårt att bedöma hur många personer som kan förses med vatten per WADI då den är ett komplement till SODIS, men i och med att den kan användas till ett nästan obegränsat antal flaskor medför detta att ett obegränsat antal personer skulle kunna använda en enhet Ekonomi Kostnaden för produkten är cirka 15 EUR då den beställs i att användas till humanitära ändamål (Riss, G., 2018). 22

24 Kostnaden per renad liter beräknas i två olika fall och priset inkluderar även kostnaden för PET-flaskan. Det ena fallet med 1 PET-flaska och i det andra fallet används WADI med 100 PET-flaskor. Fall 1: 0,00574 EUR per renad liter Fall 2: 0,00205 EUR per renad liter 10.6 Solvatten Solvatten är en teknik som använder sig av solens UV-ljus för att rena vatten. Den är också utrustad med ett filter som renar vattnet ytterligare. När vattnet är rent visar en indikator en grön gubbe som säger att reningsprocessen är klar (Sveriges Radio, 2009). När vattnet är renat har det en temperatur på 55 grader, men kan också nå en maximal temperatur på 75 grader (Solvatten AB, 2016). Detta gör att Solvatten även kan användas till förvärmning av vatten till matlagning eller i hygiensyften (Miljönytta, 2009) Funktionalitet Solvatten renar vatten från bakterier, virus och protozoer med en 99,99999% säkerhet och filtrerar även bort grumlighet från vatten. Mer precist, reducerar tekniken virus med en 5-log reducering, bakterier med en 7-log reducering och protozoer med en 5-log reducering. Den har också förmågan att reducera grumlighet i vatten (Solvatten AB, 2016). Den totala reningskapaciteten hos Solvatten är liter med ett maximum på 40 liter under 7 timmar per dag. I optimala förhållanden renar tekniken vatten med en hastighet på 5,7 liter per timme (Solvatten AB, 2016). Solvatten renar ej vatten från kemikalier och metaller (Isberg, U. Nilsson, K., 2011) Miljöparametrar Solvatten har en livslängd på 7 10 år och är gjord av ett tåligt och hållbart plastmaterial och ska därför inte ha något behov av reservdelar under användningsperioden (Solvatten AB, 2016). För att rena vatten används endast dess filter och solens UV-ljus och kräver därför varken batterier, kemikalier eller elektricitet för att fungera (Polykemi, n.d). 23

25 Sociala parametrar Tekniken är lätt att använda i och med den installerade indikatorn på solvatten som tydligt visar när vattnet är rent. Det krävs ingen avancerad underhållning av enheten, utan en sköljning av produkten per vecka är ofta allt som krävs (Wadstrom, D., 2018) Tekniska aspekter Eftersom tekniken förlitar sig på solens UV-strålning för att rena vattnet är tekniken inte effektiv på nattetid, vilket begränsar användningen av tekniken. Givet rätt väderförhållanden så kan tekniken däremot användas upp till 3 gånger per dag (Isberg, U. Nilsson, K., 2011). Solvatten kan reducera grumligheten i vattnet om vattnet har en nivå av grumlighet som understiger 40 NTU. Vid högre nivåer rekommenderas ytterligare förfiltrering (Solvatten AB, 2016). Solvatten kan förvara upp till 10 liter vatten. För att produkten ska fungera optimalt krävs det att den sköljs ur en gång i veckan (Wadstrom, D., 2018). Då tekniken renar upp till 40 liter per dag kan den förse upp till 20 personer per dag och enhet Ekonomi Kostnaden för en enhet kostar 97 EUR, men de blir billigare när fler köps. Vid inköp av fler än 72 enheter blir priset 75 EUR och över 2000 enheter blir priset 72 EUR (Wadstrom, D., 2018). Om kostnaden per renad liter beräknas med hänsyn till livslängden som kan variera mellan 7 10 år och med en enhetskostnad på 97 EUR, så blir kostnaden mellan 0, ,00098 EUR per renad liter Lifestraw Lifestraw är en produkt som med hjälp av ett filter renar vatten från olika föroreningar. Det finns många olika versioner av produkten som varierar i pris och effektivitet vid rengöring av vatten. I denna rapport har två versioner av Lifestraw undersökts och det är Lifestraw Community och Lifestraw Family 2.0. Teknikerna använder sig av ett förfilter och ett finare filter för att reducera grumlighet och rena vatten från bakterier, virus och protozoer Funktionalitet Lifestraw Community reducerar virus med en 5-log 10 reducering, bakterier med en 7-log 10 reducering och protozoer med en 5-log 10 reducering, vilket innebär en reducering på minst 99,9% av de tre olika typerna (World Health Organisation, 2016). Enheten renar 12 liter per timme och renar totalt liter vatten (Vestergaard, n.d). 24

26 Family 2.0 reducerar förekomsten av virus med en 4-log 10 reducering, bakterier med en 5-log 10 reducering och protozoer med en 5-log 10 reducering, vilket motsvarar 99,9% reducering av de tre grupperna (World Health Organisation, 2016). Flödet av renat vatten är 2,5 liter per timme och den kan rena totalt liter vatten (World Health Organisation, 2016). Båda enheterna har ett förfilter som reduceras grumligheten i vattnet och filtrerar bort partiklar som är större än 0.2 mikron (Vestergaard, n.d). Information gällande teknikernas effektivitet i avlägsnande av kemikalier och metaller finns ej att tillgå Miljöparametrar Varken Community eller Family 2.0 behöver vare sig batterier eller el och använder inte heller kemikalier vid rening av vatten (Vestergaard, n.d) Sociala parametrar Både Community och Familly 2.0 behöver monteras innan första användning och för att enheterna ska fungera optimalt rekommenderas daglig rengöring av alla filter (World Health Organisation, 2016) Tekniska aspekter Community kan förvara upp till 25 liter rent vatten och Family 2.0 kan förvara upp till 5 liter rent vatten. Båda produkterna har även en livslängd på 5 år (World Health Organisation, 2016). Om genomsnittstiden hemma antas vara 16 timmar varav 8 timmar av dessa är i sömn, återstår 8 timmar till att nyttja filtret. Community renar vatten med ett flöde på 12 liter vatten per timme resulterar det i att en enhet kan potentiellt användas av 48 personer per dag. Om samma antagande görs med family 2.0 som för community, men ett flöde på 12 liter vatten per timme, resulterar det i att en enhet kan potentiellt användas av 20 personer per dag Ekonomi Lifestraw Community har en kostnad som ligger på 308 EUR och Family 2.0 kostar 71 EUR Priset per renad liter blir då 0,003-0,00429 EUR per liter för Community, respektive 0,00233 EUR per liter för Family Ceramic Pot Filter Ceramic Pot Filter är en teknik för vattenrening som använder sig av en lerkruka för filtrering och avlägsnande av föroreningar. Vid tillverkningen av krukan tillsätts även en mindre mängd 25

27 silver, som även möjliggör reducering av bakterier och protozoer (Linn, S., 2007) Funktionalitet Filtret reducerar bakterier och protozoer med 99,9% (6-log 10, respektive 3-log 10 reducering) och virus med 90% (1 log 10 reducering) (Clasen, T.F., 2009). Filtret renar inte vatten från kemikalier eller metaller (Wagoner, K., 2018). Grumligt vatten går även bra att filtrera med detta filter och grumligheten reduceras då med 83 99%. Har vattnet en nivå av grumlighet som överstiger 50 NTU bör det däremot förfiltreras (Akvopedia, 2017). Flödet genom filtret är på 1 3 liter vatten per timme om vattnet inte har en hög nivå av grumlighet Miljöparametrar I reningsprocessen används inga tillsatta kemikalier och den behöver heller inte elektricitet eller batterier för att fungera. Under filtreringen utsöndras däremot ett lite mängt silver som skulle kunna utgöra en hälsorisk, men studier visar att mängden silver som följer med i dricksvattnet inte överstiger de standard för dricksvatten som är satta av World Health Organisation (Lantagne, D.S., 2001) Sociala parametrar Krukan kan användas genom att filtrera vatten i en vanlig plasthink (Safe Water Now, n.d), men det finns även lite mer anpassade system med behållare för rent vatten och tillhörande kran. För att upprätthålla ett bra flöde och effektiv rening är det nödvändigt att rengöra filter och tillhörande behållare regelbundet (Centers for Disease Control and Prevention, 2012) Tekniska aspekter Filtret har en livslängd på cirka 2 år, men denna varierar i och med skötsel och slitage (Wagoner, K., 2018). Om vattnet som ska renas är mycket grumligt så ökar behovet av rengöring och detta leder till en förkortad livslängd av filtret, på grund av slitaget som följer med rengöringen. Därför rekommenderas förfiltrering vid högre halter av grumlighet (Wagoner, K., 2018). Vid köp av ett mer anpassat system tillkommer en behållare för renat vatten på cirka liter. Enligt en rapport från Unicef används ett Ceramic Filter i genomsnitt cirka 1.8 gånger per dag och detta ger ungefär 20 liter renat vatten (Water and Sanitation program & Unicef, 2007). En enhet har därmed förmågan att försörja 10 personer per dag. 26

28 Ekonomi Kostnaden för ett filter ligger mellan 6 32 EUR. Prisets stora variation beror på om endast krukan ämnas att inköpas eller om ett helt system med plastbehållare och kran ska ingå. Vanligtvis kostar hela systemet EUR (Wagoner, K., 2018) och priset för endast en lerkruka är mellan EUR (International Development Enterprises, n.d). För beräkning av priset per renad liter för en lerkruka och ett helt system har priset för ett system satts till 32 EUR och en lerkruka till 6.5 EUR. Kostnaden blir till en början 0,00219 EUR per liter vid inköp av ett system, men i och med att endast krukan behövs bytas ut efter cirka två år blir kostnaden efter detta istället 0, EUR per renad liter. Som nämnt tidigare är det inte nödvändigt att införskaffa ett system med behållare och kran, vilket gör att priset istället blir 0, EUR per renad liter Tata Swach Metoden renar vatten med en MF-membran (MikroFilter membran) för att göra vatten mikrobiologiskt säkert rent från virus, bakterier och parasiter och därmed säkerställa en rening mot alger, svampar, rost, metallpartiklar och grumlighet. Metoden fungerar genom att vatten tillsätts in i övre behållare och infiltreras ned genom ett mikrofiltermembran med hjälp av gravitationen där ovanstående partiklar och parasiter avlägsnar, slutligen kommer rent vatten ut i nedre behållare som ansamlar den renade vatten. Livslängdskapaciteten på filter är 3000 liter. (Tata Swach, n.d.) Funktionalitet Metoden avlägsnar effektivt grumlighet, bakterier, virus och metallpartiklar. Metoden behandlar effektivt vatten som kommer in i övrebehållare (13 liter) och infiltreras långsamt ned till nedre behållare (14 liter), samt vatten från kommunala vattenledningsnät. Metoden eliminerar 99,999% (5-log 10 ) av bakterier, virus och protozoer. På ett effektivt sätt reducerar denna metod kolloider, suspenderade ämne och metallpartiklar. För en effektiv reducering av grumlighet bör inte grumligheten överstiga 5 NTU. Flödeshastigheten av renat vatten varierar mellan 4 5 liter per timme, dock bör vattentemperaturen vara mellan C för att vattenrening ska vara möjlig och effektivt. (World Health Organization, 2016, Tishchenko, et al., 2002, Tata Swash, n.d.) Miljöparametrar Metoden kräver ingen energi, då reningen sker genom filtrering där vattnet trycks ned med hjälp av gravitationskraften. Tekniken behöver rengöras för att eliminera bakteriespridning och tillväxt, tillverkare rekommenderar att skölja eller tvätta tekniken med 0,005% klorlösning. 27

29 Sociala parametrar Tata Swach metoden är utvecklad i Indien men kan användas över hela världen. Det krävs ett installationsarbete i form av ihop plockning av metoden, då den levereras isärplockad. Metoden kan ställas på en platt ytan vilket gör att metoden kan användas i hemmet. En manuell eller automatisk vatteninmatning krävs (hälla in vatten eller genom att koppla metoden till vattenkranen) Tekniska aspekter Metoden är inte energikrävande vilket gör att den kan fungera dygnet runt Produkten är anpassad för hushåll, inte för storskaliga vattenreningar då flödet är 4 5 liter per timme. Vatten matas in genom övre behållare och filtreras ned genom ett filter till nedre behållare därifrån en direkt konsumtion sker. Filtret som vatten passerar igenom har livslängd på 3000 liter. Om genomsnittstiden hemma antas vara 16 timmar varav 8 timmar av dessa är i sömn, återstår 8 timmar till att nyttja filtret. Tata renar vatten med ett flöde på 4 5 liter vatten per timme resulterar det i att en enhet kan potentiellt användas av 16 personer per dag Ekonomi Kostnaden för en standard fullutrustat system är 3000 INR vilket motsvarar 40 EUR (beror på dagligkurs), men den finns möjligheter att köpa snarlika tekniker från samma tillverkare med andra kapaciteter för andra priser. Kostnaden per renad liter beräknas till 0,013 EUR under hela livstiden på 3000 liter Slow Sand Filter Slow Sand Filtration är en teknik som filtrerar vatten genom ett cirka meter tjockt sandtäcke och renar vatten från många olika föroreningar. Reningen sker genom en biologisk process som fungerar på så sätt att ett lager av slem bildas i de övre centimetrarna av sanden, ett så kallat schmutzdecke, där skadliga partiklar och mikroorganismer fastnar. (World Health Organization, 2002) Funktionalitet Vid korrekt konstruering, skötsel och underhåll har Slow Sand Filtration stor potential till att rena vatten från föroreningar och renar ofta till 99% eller mer. (World Health Organization, 2002) Rengöringen av vattnet sker genom en biologisk process som gör att det blir svårare att alltid kunna förutse hur effektiv tekniken är på att reducera föroreningar, vilket medför att resultaten varierar. Slow Sand Filter reducerar förekomsten av bakterier med en 1 3 log 10 reducering och protozoer med en 2 4 log 10 reducering. Tekniken renar även vatten till viss del från virus, kemikalier och tungmetaller. (CDC, 2012, NESC, 2000) 28

30 Tekniken filtrerar även bort grumlighet till att nå ett värde på under 1.0 NTU. Vatten med mycket hög grad av grumlighet bör förfiltreras, då detta annars leder till ett ökat behov av underhåll av systemet. Vattnets turbiditet bör inte överstiga 10 NTU, till vatten med högre nivå rekommenderas någon typ av förfiltrering. Slow Sand Filter renar ,5 liter vatten per timme och per kvadratmeteranläggning. Variationen i flödet beror på kvaliteten på vattnet och sandens storlek. (NESC, 2000) Miljöparametrar Processen använder sig inte av någon form av kemikalier som tidigare nämnt utan endast en naturlig process som uppstår i sandtäckets översta centimetrar. Oftast kräver inte heller tekniken någon elektricitet för att fungera. (NMBU, 2018) Sociala parametrar För att reningsprocessen ska fungera optimalt krävs det en del kompetens hos de som sköter systemet. Systemet kräver ett regelbundet utbyte och rengöring av det övre sandlagret, det så kallade schmutzdecket. Tekniken bygger inte på någon svår konstruktion och är inte heller svår att hantera eller konstruera men det kräver en särskild storlek på sand (0.2 till 0.5mm), vilket är något som kanske måste transporteras eller importeras. (World Health Organization, 2002) Tekniska aspekter Livslängden på ett SSF-system är minst 10 år. (NMBU, 2018) Om SSF-systemet är kopplat till ett konstant flöde av vatten och en större behållare där rent vatten kan förvaras, kan tekniken tänkas rena vatten dygnet runt. Flödet på 0,05 0,5 liter per timme och per kvadratmeter gör att en enhet skulle kunna användas av personer per kvadratmeter och dag Ekonomi Kostnaden för ett Slow Sand Filtersystem varierar mellan EUR per kvadratmeter. Kostnaden per renad liter varierar beroende på flödet vilket vattnet filtreras med. I och med att flödet är mellan ,5 liter per timme och kvadratmeter blir det en kostnad som är 0, ,0548 EUR per renad liter. (NMBU, 2018) 10.11Sawyer Filter, Bucket adaption Sawyer filter är ett annat filter som finns i olika storlekar och i olika grader av reningskapacitet och de som beskrivs i rapporten är Sawyer Filter PointONE och Zero Point Two, båda med en 3 fot slang. Bucket adaption kallas det Sawyer filter som monteras på en hink och denna hink måste införskaffas separat. 29

31 Funktionalitet Sawyer Filter PointONE använder sig av ett filter med porstorlek på 0.1 micron vilket renar vatten från bakterier och protozoer, med över en 6-log 10 reducering av bakterier, 5-log 10 reducering av protozoer, vilket motsvarar en reducering med över 99,9%i båda fallen. (Sawyer, 2005) Tekniken kan rena upp till 1764 liter vatten per dag och 73,5 liter per timme. PointONE renar däremot inte vatten från virus, metaller eller kemikalier. Zero Point Two använder sig av ett filter med porstorlek på 0.02 micron vilket renar vatten från bakterier, protozoer och virus med över en 6-log 10 reducering av bakterier, en 5-log 10 reducering av protozoer och en 5.5-log 10 reducering av virus, vilket motsvarar en reducering med över 99,9% i alla fallen. (Sawyer, n.d.a) Tekniken kan rena upp till 330 liter vatten per dag och 13,6 liter per timme. Zero Point Two renar dock inte vatten från metaller eller kemikalier. Flödet för båda teknikerna förutsätter att filtreringen görs vid havsnivå och från en 19 liters hink, vilket är en relativt vanlig hinkstorlek. (Sawyer, 2013a) Båda har även förmågan att ta bort grumligheten i vattnet som vill rengöras, men med konsekvens av ett enheten behöver mer frekvent rengöring. (Sawyer, n.d.a) Samtliga Sawyer Filter har en förmåga att rena minst gallons vatten, vilket är cirka liter (Sawyer Customer Service, 2018) Miljöparametrar I vattenreningsprocessen används inga kemikalier för att fungera finns inget behov av batterier eller elektricitet Sociala parametrar Tekniken kräver att det finns en hink till hands och innan första användning ska filtret monteras på hinken. För att flödet ska vara optimalt krävs det regelbunden rengöring av filtret, och vid relativt klart vatten är det nödvändigt att göra detta per 3700 liter renat vatten. Om vattnet som renas har en hög grad av grumlighet behövs rengöringen av enheten göras mer frekvent, och då istället per 40 liter renat vatten. (Sawyer, n.d.a) Tekniska aspekter Tekniken har ingen behållare för förvaring av det renade vattnet vilket gör att tekniken endast används till punktanvändning om inga kärl för förvaring finns tillgängligt. Tekniken kan potentiellt användas i flera decennier vid rätt användande och skötsel kan metoden användas under långt tid, dock har livslängden inte testats. (ASRC, 2015, Sawyer, 2013b) Om genomsnittstiden hemma antas vara 16 timmar varav 8 timmar av dessa är i sömn, återstår 8 timmar till att nyttja filtret. Sawyer PointONE har ett flöde på 73,5 liter per timme och en enhet kan då förse 294 personer per enhet och dag. Sawyer ZeroPointTwo har ett flöde på 13,6 liter per timme och en enhet kan då förse cirka 54 personer per enhet och dag. 30

32 Ekonomi Sawyer Filter PointONE har en kostnad på cirka 50 EUR och om filtret antas ha en total reningskapacitet på liter blir priset 0, EUR per renad liter. Sawyer Filter Zero Point two har en kostnad på cirka 115 EUR och om filtret antas ha en total reningskapacitet på liter blir priset 0, EUR per renad liter. (Sawyer, n.d.b) Gift of Water Purifier Gift of Water Purifier är en teknik som använder sig av flera olika processer för att rena vatten från föroreningar. Enheten är uppdelad i två hinkar. I en av hinkarna hälls vattnet i tillsammans med en klortablett och efter 30 minuter ställs den fulla hinken ovanpå den andra vilket startar ett flöde genom ett förfilter och ett filter av aktivt kol. Denna teknik avlägsnar effektivt virus, bakterier, protozoer, metaller och kemikalier från dricksvatten. (Gift of Water, n.d.c) Funktionalitet Tekniken reducerar förekomsten av virus med 99,99999% (7 log 10 ), bakterier med 100% och reducerar grumlighet till under 5 NTU. (Gift of Water, n.d.a) Tekniken kan även effektivt rena vatten från protozoer. (Gift of Water, n.d.b) GoWP renar även vatten från metaller och kemikalier och kolfiltret tar också bort kloret som tillsätts i första hinken. (Gift of Water, n.d.c) Flödet genom produkten är på cirka 20 liter per timme Miljöparametrar I reningsprocessen används klor och för att rena 20 liter vatten går det åt 84 mg klor. Processen kräver däremot inga batterier eller elektricitet för att fungera. (Gift of Water, n.d.c) Sociala parametrar Processen för att rena vattnet är uppdelat i ett antal steg som måste skötas manuellt vilket gör att processen kräver lite mer av användaren än en annan teknik där det enda som krävs av användaren är att hälla i vatten. (Gift of Water, n.d.c) Tekniska aspekter Inga tekniska aspekter finns att tillgå. 31

33 Ekonomi Den officiella hemsidan för produkten visar inte något pris för denna. Gift of water är en organisation som arbetar ideellt och med hjälp av donationer distribuerar de produkten själva. (Gift of Water, n.d.d) SunSpring Hybrid Systemet renar vatten genom att använda en kombination av ett vindkraftverk och en solpanel. Denna typen av teknologi kan rena upp till 19 kubikmeter vatten per dag och drivs endast på batterier laddade av förnybar energi som kommer från ovanstående komponenter. Systemet fungerar genom att pumpa vatten från en närbelägen vattenreservoar, sjö, flod, pool eller brunn och låter vatten passera genom ett tunt UF membran som inte låter mikrobiologiska föroreningar att komma igenom den. Vidare behandlas vatten med en klorbehandling och lagras i en vattenbehållare. (Barker, 2018) Funktionalitet Metoden avlägsnar effektivt grumlighet, bakterier och virus. Metoden behandlar effektivt grund-, yt- eller cisternvattenkällor samt kommunala vattenledningsnät där membranerna blockerar fysiskt och eliminerar 99,999% (5-log 10 ) av patogener från vattenkällor. Metoden reducerar kolloider, suspenderade och organiska ämnen effektivt. Metoden tar inte bord tungmetaller. Flödeshastigheten av renat vatten varierar mellan 8,3 34 liter per minut, dock bör vattentemperaturen vara mellan 0 38 C för att vattenrening ska vara möjlig och effektivt. Det är viktigt att membranen som vatten går igenom inte skadas av frost eller torka. (Barker, 2018, Tishchenko, 2002, World Health Organization 2016) Miljöparametrar Metoden kräver inte utomstående energikälla än den energi som kommer från vindkraftsgenerator och solcellen vilka är integrerade i systemet, men kan också användas med hjälp av extern strömkälla, exempelvis under nattid Sociala parametrar Metoden kan användas över hela världen (förutsatt att vattentemperaturen är mellan 0 38 C). SunSpring kan enkelt användas, dock behöver systemet installeras och kopplas till vattenförsörjningen. Metoden har automatiska och självrenande egenskaper som inte kräver underhåll Tekniska aspekter Systemet är självförsörjande på dagtid (vindpropeller och solceller), men även nattid (vindpropeller). Produkten är storskalig och anpassad för storskaliga vattenflöde vilket 32

34 medför att många kan ta del av renat vatten, vatten som inte direkt används kan ansamlas i en vattenreservoar för vidare konsumtion. Dagligen kan systemet rena upp till 19 kubikmeter vatten. Uttag av vatten sker genom manuell vattenkran och en extern behållare som konsumenten ansvarar för själv. Metoden kan användas under 10 år (livstid). Genomsnittstiden hemma antas vara 16 timmar varav 8 timmar av dessa är i sömn, återstår 8 timmar till att nyttja systemet. SunSprind Hybrid renar vatten med ett flöde på 792 liter vatten per timme resulterar det i att en enhet kan potentiellt användas av 3167 personer per dag. Om teknologin används 24 timmar om dygnet, uppgår potentiellt användning upp till 9500 personer per dag Ekonomi Kostnaden för en standard fullutrustat system är EUR, men den finns möjligheter att lägga till andra funktioner och utrustning till systemet för ytligare pris. Kostnaden per renad liter beräknas till 0,00024 EUR under hela livstiden på 10 år. 33

35 10.14 Sammanställning av resultat Härmed presenteras sammanställning av resultat i tabeller och grafer. Tabell 2 tillämpar skala 1 4 för rening av bakterier, protozoer och virus, där 1-renar inte alls, 2-under 90%, 3-över 90% men uppfyller ej WHO kriterier, 4-uppfyller WHO kriterier för drickbart vatten (se tabell 1.) Reduceringen av metaller, kemikalier och grumlighet bedöms istället med ett ja eller nej, där ett ja innebär att den reducerar helt eller till viss del och ett nej inget alls. Total poäng representerar effektivitet gällande vattenrening är en poängsumma av tabellenskolumner och räknas ut på följande sätt: ja=1 poäng, nej=0 poäng, data saknas= 0 poäng, uppfyller ej WHO krav = 0 poäng, uppfyller delvis WHO krav = 0.5 poäng, uppfyller WHO krav = 1 poäng. Tabell 2. Metodernas funktionalitet. Bakterier Protozoer Viru s Metaller Kemikalier Grumlighet Total Poäng Moringa Oleifera frön Ja Nej Ja 3 Blekmedel Nej Nej Nej 2.5 Aquatabs Nej Nej Nej 2.5 SODIS Nej Nej Nej 2 WADI Nej Nej Nej 2 Solvatten Nej Nej Ja 4 Lifestraw Community Data saknas Data saknas Ja 4 Lifestraw Family Data saknas Data saknas Ja 4 Ceramic Pot Filter Nej Nej Ja 3 Tata Swach Ja Data saknas Ja 5 Slow Sand Filter Ja Ja Ja 5 Sawyer filter PointOne Nej Nej Ja 3 Sawyer filter ZeroPointTwo Nej Nej Ja 4 Gift of Water 4 Data saknas 4 Ja Ja Ja 5 SunSpring Hybrid 4 Data saknas 4 Nej Nej Ja 3 34

36 Figur 1. Vattenreningseffiktivitet. Figur 1 visar en grafisk sammanställning av effektivitet gällande vattenrening, där gradering går från mest fördelaktig (5-poäng) till minst fördelaktig (2-poäng). Tabell 3 presenterar priset per renat liter vatten, om kemikalier används eller ej, om elbehovet är nödvändig eller ej, samt hur många personer kan ta del per enhet och dag. Graderingen på tillgänglighet och användarvänlighet är en uppskattning baserad på information presenterad i resultatet. Uppskattningen är en högst subjektiv bedömning gjord av författarna grundad på en egenkonstruerad skala. Tillgängligheten graderas på följande skala: 5-mest tillgänglig, 1-minst tillgänglig. Användarvänlighet graderas på en skala mellan 1 till 7, där 7-mest användarvänlig, 1-mist användarvänlig. Totalpoäng är en summa av samtliga kolumner som räknas ut på följande sätt: Kostnaden för metoderna som visas som Euro per renad liter (X), poängsätts på följande sätt: X 0,0005 (5-poäng); 0,0005 X 0,001 (4-poäng); 0,001 X 0,005 (3-poäng); 0,005 X 0,01 (2-poäng); 0,01 X (1-poäng). Skalbarhet: 1 10 (1 poäng); (2 poäng); (3 poäng); (4 poäng); (5 poäng). Användning av kemikalier och metodernas elbehov graderas genom att ett Nej ger 1 poäng och ett Ja ger 0 poäng. 35

37 Tabell 3. Utvärdering av metoderna utifrån indikatorerna. EUR per renad liter Användning av kemikalier El-behov Tillgänglighet Användarvä nlighet Skalbarhet (personer per enhet och dag) Total poäng Moringa Oleifera frön 1 (0,02-0,08 ) 1 (Nej) 1 (Nej) (50 200) 17 Blekmedel 5 (0,0004 ) 0 (Ja) 1 (Nej) (500) 20 Aquatabs 1 (0,027 ) 0 (Ja) 1 (Nej) (30) 15 SODIS 3 (0,0016 ) 1 (Nej) 1 (Nej) (1) 18 WADI 3 (0,0021-0,00574 ) Solvatten 4 (0, ,00098 ) 1 (Nej) 1 (Nej) (Obegränsat) 21 1 (Nej) 1 (Nej) (20) 17 Lifestraw Community 3 (0,003-0,0043 ) 1 (Nej) 1 (Nej) (48) 15 Lifestraw Family (0,0023 ) 1 (Nej) 1 (Nej) (20) 15 Ceramic Pot Filter 4 (0,00045 el. 0,0022 ) 1 (Nej) 1 (Nej) (10) 16 Tata Swach 1 (0,013 ) 1 (Nej) 1 (Nej) (16) 13 Slow Sand Filter 1,5 (0,0055-0,055 ) 1 (Nej) 1 (Nej) (1-6) 9 Sawyer filter PointOne Sawyer filter ZeroPointTwo 5 (0,00014 ) 1 (Nej) 1 (Nej) (294) 19 5 (0,00038 ) 1 (Nej) 1 (Nej) (54) 19 Gift of Water 0 (Data saknas) 0 (Ja) 1 (Nej) 2 0 (Data saknas) 0 (Data saknas) 3 SunSpring Hybrid 4,5 (0, ,00087 ) *Självförsörjande. 0 (Ja) 0 (Ja*) 1 5 4,5 ( ) 15 36

38 Figur 2. Användningseffektivitet. Figur 2 presenterar poängsumma av totalpoäng som sammanställdes av pris, tillgänglighet, användarvänlighet, skalbarhet, kemikalieanvändning och el-behov. 11 Diskussion Indikatorerna som används i rapporten är anpassade för rapportens syfte och längd och trots att de bör ge en fullständig bild av de olika metoderna, finns det några aspekter som inte tas hänsyn till i utvärderande av respektive metod. Utvärderingen ur ett miljöperspektiv baseras endast på användningen av elektricitet och kemikalier i reningsprocessen, men skulle kunna komplimenteras med en analys av materialet som teknikerna består av och om de går att återvinna. Ett ytterligare komplement vore att undersöka hur mycket avfall som tillkommer per liter renat vatten. Till exempel kommer förmodligen SODIS som använder sig av plastflaskor, som måste bytas ut 2 gånger per år, bidra med mer avfall jämfört med Solvatten där en enhet kan användas i flera år. Ett annat alternativt komplement vore att undersöka i vilken utsträckning utbildning krävs för att sköta en metod för få en bättre bild om metodens komplexitet och användarvänlighet. 37