未来的“马桶革命”
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2011年11月，中国科学家宁靖凭借两页纸的申请材料在比尔和梅琳达・盖茨基金会发起的“探索大挑战”第七轮全球征集中脱颖而出，获得10万美元的资金支持。这个项目正在尝试为欠发达地区的居民提供一种廉价、稳固、易组装的利用风能和太阳能驱动设备处理粪便的新型马桶。若研发成功，可能要掀起一场中国式的“马桶革命”。
2011年4月，刚刚回国不久的工程专家宁靖教授读到一封来自比尔和梅琳达・盖茨基金会（以下简称“盖茨基金会”）的创意挑战信。一项名为“探索大挑战”（Grand Challenges Explorations，简称GCE）的项目正在全球范围内就公共健康议题征集方案。
“探索大挑战”是盖茨基金会在全球健康领域的一项创新尝试。
2008年，盖茨基金会拿出一亿美元，以5年为期，每年两轮，面向全球征集并资助“大胆而非传统性的研究计划”。每轮征集都会围绕“给发展中国家人民带来最大伤害却少为人所关注的重大疾病和健康问题”设定特定主题。过去几轮的挑战主题包括：为控制和治疗全球首要传染疾病创造低成本的通用手机应用、寻找新型避孕技术、寻找提高孕妇和新生儿健康状况的新技术、创造限制抗药性药物及分配系统等。目前，已有来自44个国家地区的602名研究者在评选中胜出，在各自的研究领域为解决全球健康问题进行创新探索。
宁靖收到的是第七轮的挑战主题：创造下一代卫生设施。
所谓“卫生设施”，就是每人每天都要使用的粪便收集设备――马桶。挑战书对这种“下一代卫生设施”提出了四点苛刻的要求：能够卫生地清除粪便池中的排泄物；回收过程所消耗的能源足够安全、廉价；能够适应面临严重缺水或季节性干旱地区，以及高地下水位和潮汐区；易清理、易维护，能够为公共厕所提供具有吸引力的廉价座便器解决方案。总而言之，它需要在不具备下水道和粪便处理系统的欠发达农村地区正常运作。
作为一个有十余年核废料处理设施经验的工程师，宁靖觉得自己可以一试。在递交方案后仅半年时间里，宁靖收到了中标信息。他提交的“利用风能和太阳能驱动设备处理粪便的新型马桶”创意方案获得来了自盖茨基金会第一轮10万美元的研发资金。
马桶变身微型粪便处理工厂
按宁靖最初的设想，他设计的这款新型粪便抽取装置主要由太阳能、风能电板和一根管状抽取装置构成。该装置将在太阳能和风能供电装置的驱动下，通过管状抽取装置将粪池底部的淤泥抽取出来，把粪便糊在管壁上，利用太阳光照和自然温度使之风干，避免粪便在池底发酵产生异味，便于运走进行集中处理。
中标方案公布后，宁靖考虑到中国农村的实际情况，在方案的具体实现上对设计做出了一定的调整：池底淤泥不再运走，而是就地处理，在管道中进行烘干、焚烧。若能实现这点，使用者只需定期清理燃烧的粪便灰烬，即可原地处理排泄物，维持厕所的整洁、卫生。
“我申请时的思路更像是对普通的农村厕所进行改良，现在则希望把它改造为不向外排泄任何污染物和污水的、可就地处理排泄物的独立装置。也就是说，把马桶改造为一个微型的粪便处理厂”，宁靖介绍说。
为了实现这个颇具创意的新型马桶，宁靖召集了具有丰富工程经验的十人团队，团队成员在电子、机械、气味处理等方面各有所长，许多还是奋斗多年的老同事。不过，即便拥有这样强大的研发团队，要把抽取、烘干、焚烧等功能压缩在马桶及其附属装置这样狭小的空间里，并不是件容易的事情。
由于目前采用的设备都相对昂贵，会直接影响最终产品的造价。考虑到欠发达农村地区的购买力，产品必须做得很便宜，使得普通家庭能够承担起马桶的使用费用。这种性能和成本之间的矛盾，是研发过程中最大的挑战。
为了最大程度地适应科技不普及的欠发达地区农民的使用，宁靖还希望这种新型马桶的成品可简易安装、免维护、免维修并免看管。试想，如果只用花几百块钱就可买一个使用寿命达十几年，其间不需要大维修，不需要外来能源供给，也不需要用水冲洗，同时还能保持清洁、干净、无异味的“超级马桶”，有谁还会惦记那些滋长着蛆虫的旱厕？
根据“探索大挑战”的资助规则，在第一轮中标的项目有10%将进入第二轮，获得100万美元的追加研究资助。若项目技术成熟，将有可能获得进一步支持，并进入市场。虽然机会有限，实验也面临失败的风险，宁靖和他的团队仍旧在探索。
“当我真正开始了解清洁的卫生设施将可能使许多人免于因不洁卫生条件导致的传染病和死亡，我才意识到一个小小的马桶可能带来多少改变”，宁靖说。
目前，宁靖和他的团队正在搭建第一台实验室概念机模型。他希望能在2012年3月之前拿出样机，并到现场环境中进行试用。
“马桶革命”任重道远
当宁靖为“探索大挑战”项目设计新型马桶方案的时候，他并不知道自己已经成为“马桶革命”的先行兵。
2011年7月，在一场名为“彻底改造马桶”的竞赛中，盖茨基金会向8所知名大学的研究人员提供300万美元资金，用以寻找“无需连接到任何排污系统、供水网或电网也能使用的经济型马桶”。此外，盖茨基金会还将继续投入总金额达4200万美元资金寻找便宜便携的新型马桶。比尔・盖茨与传统马桶的这次叫板行动，被媒体称作“继计算机革命之后的又一场’马桶革命’”。
事实上，这场公共健康领域的新革命有着其深远的意义。公开资料显示，全球近四成人口面临没有冲水厕所的窘境；在第三世界，仍有21亿农村人口正在使用不具有管道系统的公厕、污水坑、化粪池（其中有10亿人在露天排便）。
这些所谓的“卫生设施”往往不可长久使用，并且会对公共健康带来消极影响。人畜排泄的尿液和排泄物在未经处理的情况下，可能污染农业、洗浴、家庭活动和饮用用水。这些排泄物中富含病原体，会随着人畜行迹遍布农村地区的各个社区。
对那些缺乏基本医疗设施的穷人而言而言，没有冲水马桶的后果要比人们想象的严重很多：联合国世界卫生组织的公开文件显示，在全球，每年约有160万儿童死于腹泻类疾病，其中大部分通过粪口途径传染。
盖茨基金会全球发展计划主席西尔维娅・马修斯・伯韦尔曾在公开场合称赞马桶的发明在“拯救生命和改善健康”上做出的巨大贡献。她指出，马桶仅造福了世界三分之一的人口，在那些排污系统不完善、缺少污水处理厂的地区，现有的马桶技术并不能满足当地艰苦的情况，加之马桶造价不低，寻找更简单、更便携、更安全的新型马桶迫在眉睫。