Jeder dritte Mensch hat keinen Zugang zu einer hygienisch einwandfreien Toilette. Die Folge sind Darmerkrankungen und Grundwasserverunreinigungen in den Entwicklungsländern. Im Rahmen eines internationalen Wettbewerbs der Bill & Melinda Gates Foundation hat die Eawag ein Stehklosett entwickelt, welches ohne Kanalisation oder Fremdenergie auskommt. Es ist ein geschlossenes, autonomes System, bei dem Wasser wiederverwendet und Rohstoffe aus menschlichen Ausscheidungen weiterverarbeitet werden können.

Ein Stehklosett mit autonomem Wasserkreislauf für die Armenviertel, das ist das Ziel von Eawag-Projektleiterin Tove Larsen (Foto: Michael Sieber, Langnau/Zürich).

Da steht es, als erstes Modell im Eingangsbereich der Eawag im zürcherischen Dübendorf. Ein Design-Teil ist es, über zwei Meter hoch, aus blaufarbenem Polyethylen. Als «stilles Örtchen für die Armen» wurde es in einem TV-Beitrag betitelt. Die Eawag selber wählte in ihrer Pressemitteilung den nüchternen Duktus der Wissenschaft: «Schweizer Forschende erfinden eine neue Toilette». Diese Innovation ist eine Antwort auf einen Aufruf, den die amerikanische Bill & Melinda Gates Foundation unter dem Slogan «Reinvent the Toilet!» gestartet hatte. Die Eawag erhielt Mitte 2012 für ihren Lösungsvorschlag einen Anerkennungspreis.

Rund 2,6 Mrd. Menschen, jeder dritte Erdenbewohner also, besitzen keinen Zugang zu einer hygienischen Toilette. Die Folge sind Durchfall- und Infektionserkrankungen und immer besteht auch die Gefahr einer Grundwasserverunreinigung. Um solche menschenunwürdigen und krank machenden Zustände lindern zu helfen, schrieben der Microsoft-Gründer und seine Frau im Jahr 2011 22 Universitäten und Forschungsanstalten an und baten um Lösungsvorschläge. Die Vorgaben des Wettbewerbs waren anspruchsvoll: Das zu entwickelnde Klosett soll in den ärmsten Gegenden der Welt einsetzbar sein, ohne Kanalisation oder Fremdenergie auskommen und höchstens fünf US-amerikanische Cents pro Tag und Person kosten. Damit wertvolle Rohstoffe wie Urin oder Fäkalien weiterverarbeitet werden können, sollte die Toilette zudem in einen Stoffkreislauf integriert sein.

Ein Stehklosett als Statussymbol
Für Projektleiterin Tove Larsen war klar, dass sich eine solch komplexe Aufgabe nur mit einem interdisziplinären Team lösen liesse. Sie selber ist Chemieingenieurin, spezialisiert auf Verfahrenstechnik im Abwasserbereich. Sie brachte zusätzlich Forschende aus verschiedenen Abteilungen der Eawag zusammen. Dazu kam mit dem Österreicher Harald Gründl auch ein hoch
angesehener Designer, der gewöhnlich im Möbel- oder Shopdesign für Kunden wie Armani oder Bulthaup arbeitet. «Eine Toilette mit ansprechender Optik wird in den Entwicklungsländern zum Statussymbol», sagt Tove Larsen, «und deshalb wird sie auch benutzt.» Dieser Aspekt trug Gründls Wiener Design-Büro EOOS und der Eawag denn auch den mit 40 000 USD dotierten Preis ein. In der Urkunde der Bill & Melinda Gates Foundation heisst es: «Special recognition for outstanding design of a toilet user interface».

Hinter der schönen Fassade des auf den Namen «Diversion» getauften Stehklosetts verbergen sich ausgeklügelte Wissenschaft
und das Resultat intensiv erforschter Verfahrenstechnik. Im Labor der Eawag wurden Tests durchgeführt zur Wasserfiltrierung in einem geschlossenen Kreislauf. Im Keller des Forschungsinstitutes stehen Versuchsanlagen zur Gewinnung von Dünger aus menschlichen Ausscheidungen. Damit in diesem autonomen Gesamtsystem am Ende alles ineinandergreift, muss jedes einzelne Teil des Ganzen zu Ende gedacht und ausgereift sein.

«Der Schlüssel dazu ist die Separierung von Urin und Fäkalien», sagt Tove Larsen, «denn nur sie erlaubt eine effiziente Rückgewinnung von Rohstoffen bei gleichzeitiger Wiedergewinnung von sauberem Wasser in einem geschlossenen Kreislauf.» Wie das funktioniert, erklärt die Projektleiterin am ausgestellten Modell. Rund ein bis eineinhalb Liter Wasser stehen pro Benutzung zur Verfügung. Dies muss für die Reinigung der Toilette und das Händewaschen des Benutzers ausreichen – für Letzteres gibt es ein kleines Handwaschbecken. Ebenso existiert eine Handdusche zur effizienten Analhygiene. Damit ist diese Trenntoilette in sämtlichen Kulturkreisen der Welt einsetzbar.

Ein Kreislauf zur Wasserrückgewinnung
Möglich macht all dies eine kompakte Technik. Pumpt eine Benutzerin, ein Benutzer mit einem kleinen Fusspedal sauberes Wasser in das Wasserreservoir der Toilette, wird gleichzeitig auf
der Rückseite verschmutztes Wasser in einen biologischen Reaktor geleitet. In diesem Reaktor fliesst das Wasser durch die Schwerkraft über einen Membranfilter und wird dabei gereinigt. Eine zusätzliche Elektrolyse einer solarbetriebenen Elektrode sorgt dafür, dass das Wasser am Ende wirklich keimfrei ist und somit wieder genutzt werden kann. «Hygienisch einwandfreies Wasser zum Händewaschen ist entscheidend», sagt Tove Larsen, «zusätzlich ist die Trenntoilette dadurch bei Muslimen oder Hindus einsetzbar, die zur Analhygiene Wasser zu verwenden pflegen.»

Wie aber lässt sich die Kostenvorgabe der Gates Foundation von fünf US-amerikanischen Cents pro Tag und Person erreichen? Auch dafür hat das Team um Tove Larsen Antworten gefunden. Die Forschenden entwickelten eine ausgeklügelte Transportlogistik, die den boomenden Hüttensiedlungen der Entwicklungsländer angepasst ist. Dabei wird eine Toilette, die von zwei Familien
genutzt wird, von einem Angestellten zweimal in der Woche geleert. «Das Ganze ist ein modulares System aus selbst schliessenden Fäkaliencontainern und Urinfässern, welche mit einem Fahrzeug effizient eingesammelt werden können. Dies macht die Sammlung hygienisch ebenso sicher wie die Toilette selbst», sagt Tove Larsen. «Wir haben auch Verfahren geprüft, wie in dezentralen Anlagen Urin und Fäkalien zu verkäuflichen Produkten wie Dünger oder Biogas verarbeitet werden können.» So schliesst sich auch der ökonomische Kreislauf: Einheimische Unternehmerinnen und Unternehmer vermieten die Toiletten an Familien der Umgebung. Die Anschaffung und der Unterhalt der 500 USD teuren Toilette werden durch den Verkauf der daraus resultierenden Produkte finanziert.

Nun geht das Projekt in die nächste Runde. Die Gates Foundation hat für die Weiterentwicklung über eine Million USD bereitgestellt. Mit diesem Geld kann ein Prototyp hergestellt werden, der im April 2014 in den Armenvierteln von Kampala in Uganda getestet werden soll. «Verläuft dies erfolgreich», sagt Tove Larsen, «dann stünde als Nächstes der Bau einer Kleinserie an.»