Un inodoro de compostaje es un tipo de inodoro seco que trata los desechos humanos mediante un proceso biológico llamado compostaje . Este proceso conduce a la descomposición de la materia orgánica y convierte los desechos humanos en material similar al compost. El compostaje lo realizan microorganismos (principalmente bacterias y hongos ) en condiciones aeróbicas controladas . [2] La mayoría de los inodoros de compostaje no utilizan agua para la descarga y, por lo tanto, se denominan " inodoros secos ".
En muchos diseños de inodoros de compostaje, se agrega un aditivo de carbono como aserrín , fibra de coco o turba después de cada uso. Esta práctica crea bolsas de aire en los desechos humanos para promover la descomposición aeróbica. Esto también mejora la relación carbono-nitrógeno y reduce el posible olor . La mayoría de los sistemas de sanitarios de compostaje dependen del compostaje mesófilo . Un tiempo de retención más prolongado en la cámara de compostaje también facilita la extinción de patógenos . El producto final también se puede trasladar a un sistema secundario (generalmente otro paso de compostaje) para dar más tiempo al compostaje mesófilo para reducir aún más los patógenos.
Los sanitarios de compostaje, junto con el paso secundario de compostaje, producen un producto final similar al humus que puede usarse para enriquecer el suelo si las regulaciones locales lo permiten. Algunos inodoros de compostaje tienen sistemas de desviación de orina en la taza del inodoro para recolectar la orina por separado y controlar el exceso de humedad. Un inodoro con vermifiltro es un inodoro de compostaje con agua de descarga donde se utilizan lombrices para promover la descomposición en compost.
Los inodoros de compostaje no requieren una conexión a tanques sépticos o sistemas de alcantarillado , a diferencia de los inodoros con cisterna . [2] Las aplicaciones comunes incluyen parques nacionales , casas de vacaciones remotas, centros turísticos de ecoturismo , hogares fuera de la red y áreas rurales en países en desarrollo .
El término "inodoro de compostaje" se utiliza de manera bastante vaga y su significado varía según el país. Por ejemplo, en Alemania y los países escandinavos el compostaje siempre se refiere a un proceso predominantemente aeróbico. Este compostaje aeróbico puede realizarse con un aumento de temperatura debido a la acción microbiana, o sin aumento de temperatura en el caso de un compostaje lento o un compostaje en frío. Si se utilizan lombrices ( vermicompostaje ), tampoco se produce ningún aumento de temperatura.
Los sanitarios de compostaje se diferencian de las letrinas de pozo y los cenadores , que utilizan una descomposición menos controlada y pueden no proteger el agua subterránea de la contaminación por nutrientes o patógenos ni proporcionar un reciclaje óptimo de nutrientes. También se diferencian de los inodoros secos con desviación de orina (UDDT), donde la reducción de patógenos se logra mediante deshidratación (también conocida con el término más preciso " desecación ") y donde la cámara de recolección de heces se mantiene lo más seca posible. Los sanitarios de compostaje tienen como objetivo tener un cierto grado de humedad en la cámara de compostaje.
Los sanitarios de compostaje se pueden utilizar para implementar un enfoque de saneamiento ecológico para la recuperación de recursos , y algunas personas llaman a sus diseños de sanitarios de compostaje "inodoros ecosan" por esa razón. Sin embargo, esto no se recomienda ya que los dos términos (es decir, compostaje y ecosan) no son idénticos. [3] [4]
Los inodoros de compostaje también se denominan "inodoros de aserrín", que pueden ser apropiados si la cantidad de compostaje aeróbico que se realiza en el contenedor del inodoro es muy limitada. [5] El " Clivus multrum " es un tipo de inodoro de compostaje que tiene una gran cámara de compostaje debajo del asiento del inodoro y también recibe material orgánico no digerido para aumentar la proporción de carbono a nitrógeno. Las alternativas con cámaras de compostaje más pequeñas se denominan "inodoros de compostaje autónomos", ya que la cámara de compostaje es parte de la propia unidad del inodoro.
Los sanitarios de compostaje pueden ser adecuados en zonas como una zona rural o un parque que carece de un suministro de agua , alcantarillado y tratamiento de aguas residuales adecuados . También pueden ayudar a aumentar la resiliencia de los sistemas de saneamiento existentes ante posibles desastres naturales como el cambio climático , terremotos o tsunamis . Los inodoros de compostaje pueden reducir o quizás eliminar la necesidad de un sistema de tanque séptico para reducir la huella ambiental (particularmente cuando se usan junto con un sistema de tratamiento de aguas grises en el sitio ).
Este tipo de sanitarios se pueden utilizar para la recuperación de recursos mediante la reutilización de heces y orina desinfectadas como fertilizante y acondicionador del suelo para actividades de jardinería u ornamentales.
Un inodoro de compostaje consta de dos elementos: un lugar para sentarse o agacharse y una unidad de recogida/compostaje. [3] La unidad de compostaje consta de cuatro partes principales: [2]
Muchos sanitarios de compostaje recogen la orina en la misma cámara que las heces, por lo que no desvían la orina . Agregar pequeñas cantidades de agua que se usa para la limpieza anal no es un problema para el inodoro de compostaje.
Algunos inodoros de compostaje desvían la orina (y el agua utilizada para el lavado anal) para evitar la creación de condiciones anaeróbicas que pueden resultar de la saturación excesiva del compost, lo que genera olores y problemas de vectores. Esto generalmente requiere que todos los usuarios usen el baño en posición sentada. Ofrecer un urinario sin agua además del inodoro puede ayudar a mantener el exceso de orina fuera de la cámara de compostaje. Alternativamente, en las zonas rurales se puede animar a los hombres y a los niños a buscar simplemente un árbol.
La cámara de compostaje puede construirse por encima o por debajo del nivel del suelo. Puede estar dentro de una estructura o incluir una superestructura separada.
Un sistema de drenaje elimina los lixiviados . De lo contrario, el exceso de humedad puede provocar condiciones anaeróbicas e impedir la descomposición. La desviación de orina puede mejorar la calidad del compost , ya que la orina contiene grandes cantidades de amoníaco que inhibe la actividad microbiológica. [6]
Los sanitarios de compostaje reducen en gran medida los volúmenes de desechos humanos mediante el compostaje psicrófilo , termófilo o mesófilo . Mantener la cámara de compostaje aislada y cálida evita que el proceso de compostaje se ralentice debido a las bajas temperaturas.
Durante el proceso de compostaje que se lleva a cabo en los sanitarios de compostaje se pueden emitir los siguientes gases: sulfuro de hidrógeno (H 2 S), amoníaco , óxido nitroso (N 2 O) y compuestos orgánicos volátiles (COV). [7] Estos gases pueden provocar quejas sobre olores. También puede haber algo de metano , pero no es oloroso.
El abono derivado de desechos recicla los nutrientes fecales, pero puede transportar y propagar patógenos si el proceso de reutilización de los desechos no se realiza adecuadamente. Las tasas de destrucción de patógenos en los sanitarios de compostaje suelen ser bajas, particularmente de huevos de helmintos (como los del género Ascaris ). [5] Esto conlleva el riesgo de propagar enfermedades si no se cuenta con un sistema de gestión adecuado. El abono procedente de desechos humanos procesados únicamente en condiciones mesófilas o tomado directamente de la cámara de abono no es seguro para la producción de alimentos. [8] Se requieren altas temperaturas o largos tiempos de compostaje para matar los huevos de helmintos, los patógenos más resistentes. Las infecciones por helmintos son comunes en muchos países en desarrollo .
En el compostaje termófilo , las bacterias que prosperan a temperaturas de 40 a 60 °C (104 a 140 °F) oxidan (descomponen) los desechos en sus componentes, algunos de los cuales se consumen en el proceso, lo que reduce el volumen y elimina patógenos potenciales . Para destruir los patógenos, el compostaje termófilo debe calentar la pila de compost lo suficiente, o debe transcurrir suficiente tiempo (1 a 2 años) desde que se agregó material fresco para que la actividad biológica haya tenido el mismo efecto de eliminación de patógenos.
Una directriz afirma que los niveles de patógenos se reducen a un nivel seguro mediante el compostaje termófilo a temperaturas de 55 °C durante al menos dos semanas o a 60 °C durante una semana. [3] Una directriz alternativa afirma que la destrucción completa de los patógenos ya se puede lograr si toda la pila de compost alcanza una temperatura de 62 °C (144 °F) durante una hora, 50 °C (122 °F) durante un día, 46 °C (122 °F) durante un día, C (115 °F) durante una semana o 43 °C (109 °F) durante un mes, [6] aunque otros consideran que esto es demasiado optimista. [3]
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Cuatro factores principales afectan el proceso de descomposición: [6]
Los desechos humanos y los desechos de alimentos no proporcionan condiciones óptimas para el compostaje. Generalmente el contenido de agua y nitrógeno es demasiado alto, especialmente cuando la orina se mezcla con heces. Los aditivos o "materiales de carga", como astillas de madera, astillas de corteza, aserrín, hojas secas trituradas, cenizas y trozos de papel, pueden absorber la humedad. Los aditivos mejoran la aireación de la pila y aumentan la proporción de carbono a nitrógeno. [3] El material de volumen también cubre las heces y reduce el acceso de los insectos. En ausencia de suficiente material de volumen, el material puede volverse demasiado compacto y formar capas impermeables, lo que conduce a condiciones anaeróbicas y olor. [3]
La eliminación de lixiviados controla los niveles de humedad, lo cual es necesario para garantizar un compostaje aeróbico rápido. Algunas unidades comerciales incluyen un sistema separador de orina o desviador de orina y/o un drenaje en el fondo del compostador para este propósito.
La acción microbiana también requiere oxígeno, normalmente del aire. Los sistemas comerciales proporcionan ventilación que mueve el aire desde el baño, a través del contenedor de residuos y fuera por un tubo vertical, ventilándolo por encima del techo. Este movimiento de aire (por convección o ventilador forzado) deja pasar dióxido de carbono y olores.
Algunas unidades requieren métodos manuales para la aireación periódica de la masa sólida, como rotar la cámara de compostaje o pasar un "rastrillo aireador" a través de la masa.
Los inodoros de compostaje convierten las heces en un material seco e inodoro que es muy diferente al lodo fecal húmedo producido en las letrinas de pozo , que debe tratarse mediante un sistema de gestión de lodos fecales . Los inodoros de compostaje no causan contaminación de las aguas subterráneas debido a que contienen de forma segura las heces en bóvedas elevadas en comparación con las letrinas de pozo, lo que permite ubicar los inodoros de compostaje en lugares donde los sistemas de pozo no son apropiados.
Los sanitarios de compostaje tienen costos de capital más altos que las letrinas de pozo, pero costos de ciclo de vida más bajos. Requieren una mayor participación del usuario que el enfoque de "tirar y olvidar" de las letrinas de pozo.
A diferencia de los inodoros con cisterna , los inodoros de compostaje no requieren un sistema de alcantarillado y no mezclan el agua de la descarga con orina y heces. Requieren una mayor participación por parte del usuario que el enfoque de "tirar y olvidar" de los inodoros conectados a plantas de tratamiento de aguas residuales .
Los inodoros de compostaje, aunque son similares y comparten muchas ventajas y desventajas con los inodoros secos con desviación de orina (UDDT), son más complejos y requieren más mantenimiento para mantener un contenido de humedad constante y relativamente alto. Algunos sanitarios de compostaje están diseñados con desviación de orina .
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Se encuentran disponibles unidades comerciales y sistemas de construcción propia. [9] Las variaciones incluyen el número de bóvedas de compostaje, bóvedas removibles, desviación de orina y mezcla/aireación activa. [3]
La mayoría de los sanitarios de compostaje utilizan un compostaje lento, también llamado "compostaje en frío". La pila de abono se va acumulando paso a paso con el tiempo.
El producto final de los inodoros de compostaje "lentos" ("inodoros de moho" o "retretes de moho" en los EE. UU.) generalmente no está libre de patógenos. Las directrices de la Organización Mundial de la Salud de 2006 ofrecen un marco para la reutilización segura de residuos , utilizando un enfoque de barreras múltiples. [10]
Los sanitarios de compostaje lento emplean un enfoque pasivo. Las aplicaciones comunes implican un uso modesto y a menudo estacional, como las redes de senderos remotos. Por lo general, están diseñados de manera que los materiales depositados puedan aislarse de la parte operativa. El inodoro también se puede cerrar para permitir un mayor compostaje mesófilo. [11] Los sanitarios de compostaje lento dependen de largos tiempos de retención para la reducción de patógenos y para la descomposición de los desechos o de la combinación de tiempo y/o la adición de lombrices rojas para el vermicompostaje. Se pueden introducir lombrices para acelerar el compostaje. Algunas jurisdicciones de EE.UU. consideran a estos gusanos como especies invasoras . [10]
Los sanitarios de compostaje "autónomos" hacen abono en un contenedor dentro de la unidad del sanitario. Son un poco más grandes que un inodoro con cisterna , pero utilizan aproximadamente el mismo espacio. Algunas unidades utilizan ventiladores para aireación y, opcionalmente, elementos calefactores para mantener temperaturas óptimas para acelerar el proceso de compostaje y evaporar la orina y otra humedad. Los operadores de inodoros de compostaje comúnmente agregan una pequeña cantidad de material de carbón absorbente (como aserrín sin tratar , fibra de coco o turba ) después de cada uso para crear bolsas de aire que fomenten el procesamiento aeróbico, absorban líquido y creen una barrera contra los olores. Este aditivo a veces se denomina "agente de carga". Algunos propietarios-operadores utilizan cultivos microbianos "iniciadores" para garantizar que haya bacterias en el proceso de compostaje, aunque esto no es crítico.
Un inodoro con vermifiltro es un inodoro de compostaje con agua de descarga donde se utilizan lombrices para promover la descomposición en compost. Se puede conectar a un inodoro de baja descarga o de micro descarga que utiliza aproximadamente 500 mililitros (17 onzas líquidas estadounidenses) por uso. Los sólidos se acumulan en la superficie del lecho filtrante mientras que el líquido drena a través del medio filtrante y se descarga del reactor. Los sólidos (heces y papel higiénico) son digeridos aeróbicamente por bacterias aeróbicas y compostadas por lombrices en excrementos (humus), reduciendo así significativamente el volumen de material orgánico. [12]
Algunas unidades emplean contenedores rodantes equipados con aireadores, mientras que otras utilizan tanques de fondo inclinado.
El mantenimiento es fundamental para garantizar un funcionamiento adecuado, incluida la prevención de olores. Las tareas de mantenimiento incluyen: limpieza, mantenimiento de componentes técnicos como ventiladores y eliminación de compost, lixiviados y orina. La eliminación de orina solo es necesaria para aquellos tipos de inodoros de compostaje que utilizan desviación de orina.
Una vez que se completa el compostaje (o antes), se debe retirar el compost de la unidad. La frecuencia con la que esto ocurre depende del tamaño del contenedor, el uso y las condiciones de compostaje, como la temperatura. [3] El compostaje activo en caliente puede requerir meses, mientras que el compostaje pasivo en frío puede requerir años. Las unidades gestionadas adecuadamente producen volúmenes de producción de alrededor del 10% de los insumos.
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El material de los sanitarios de compostaje es un material similar al humus , que puede ser adecuado como enmienda del suelo para la agricultura. El abono procedente de sanitarios de compostaje residenciales se puede utilizar en jardines domésticos, y éste es el principal uso.
Enriquecer el suelo con abono agrega cantidades sustanciales de nitrógeno, fósforo, potasio, carbono y calcio. En este sentido, el compost equivale a muchos fertilizantes y abonos que se compran en tiendas de jardinería. El abono de los inodoros de compostaje tiene una mayor disponibilidad de nutrientes que las heces secas que resultan de un inodoro seco con desviación de orina . [3]
La orina suele estar presente, aunque parte se pierde por lixiviación y evaporación. La orina puede contener hasta un 90 por ciento de nitrógeno residual , hasta un 50 por ciento de fósforo y hasta un 70 por ciento de potasio . [13]
El compost derivado de estos sanitarios tiene en principio los mismos usos que el compost derivado de otros residuos orgánicos, como lodos de depuradora o residuos orgánicos municipales. Sin embargo, los usuarios de abono derivado de residuos deben considerar el riesgo de patógenos.
El abono derivado de residuos puede contener productos farmacéuticos recetados . Estos residuos también están presentes en los efluentes de tratamiento de aguas residuales convencionales . Esto podría contaminar las aguas subterráneas . Entre los medicamentos que se han encontrado en las aguas subterráneas en los últimos años se encuentran antibióticos , antidepresivos , anticoagulantes , inhibidores de la ECA , bloqueadores de los canales de calcio , digoxina , estrógenos , progesterona , testosterona , ibuprofeno , cafeína , carbamazepina , fibratos y medicamentos reductores del colesterol . [14] Entre el 30% y el 95% de los medicamentos farmacéuticos son excretados por el cuerpo humano. Los medicamentos lipófilos (disueltos en grasas) tienen más probabilidades de llegar a las aguas subterráneas mediante la lixiviación de los desechos fecales. Las plantas de tratamiento de aguas residuales eliminan una media del 60% de estos medicamentos. [15] Aún no se ha informado el porcentaje de medicamentos degradados durante el compostaje de residuos.
A finales del siglo XIX, en los países desarrollados, algunos inventores, científicos y funcionarios de salud pública apoyaron el uso de "inodoros de tierra seca", un tipo de inodoro seco similar a los inodoros de compostaje, aunque el recipiente de recogida de desechos humanos no estaba diseñado para compost. [dieciséis]
En 2016, la Organización Internacional de Normalización ( ISO ) publicó la norma "Actividades relacionadas con los servicios de agua potable y aguas residuales - Directrices para la gestión de los servicios básicos in situ de aguas residuales domésticas". [17] La norma debe utilizarse junto con la norma ISO 24511. [18] Se ocupa de los sanitarios (incluidos los sanitarios de compostaje) y los desechos de los sanitarios. Las directrices son aplicables a los sistemas básicos de aguas residuales e incluyen el ciclo completo de las aguas residuales domésticas, como la planificación, usabilidad, operación y mantenimiento, eliminación, reutilización y salud.
La Asociación Internacional de Funcionarios de Plomería y Mecánica (IAPMO) es una estructura de código de plomería y mecánica adoptada por muchos países desarrollados. Recientemente propuso una adición a su "Suplemento del Código Mecánico de Plomería Verde" que "... describe los criterios de desempeño para los inodoros de compostaje construidos en el sitio con y sin desviación de orina y los inodoros de compostaje fabricados". [19] Si se adopta, este código de inodoros de compostaje y desviación de orina (el primero de su tipo en los Estados Unidos) aparecerá en la edición de 2015 del Suplemento Verde del Código Uniforme de Plomería. [20] [21]
En Estados Unidos no hay estándares de desempeño universalmente aceptados para los sanitarios de compostaje. Siete jurisdicciones en América del Norte [22] utilizan la Norma Nacional Estadounidense/Norma Internacional NSF ANSI/NSF 41-1998: Sistemas de tratamiento saturados no líquidos . En 2011 se publicó una versión actualizada. [23] Los sistemas también pueden estar incluidos en la Asociación Canadiense de Estándares, cETL-US y otros programas de estándares.
En cuanto a la regulación de subproductos, varios estados de EE. UU. permiten la eliminación de sólidos de los inodoros de compostaje (normalmente no se hace una distinción entre diferentes tipos de inodoros secos) mediante entierro, con requisitos de profundidad mínima variables o nulos (tan solo 6 pulgadas). Por ejemplo:
La Agencia de Protección Ambiental no tiene jurisdicción sobre los subproductos de un inodoro seco, siempre y cuando los desechos no se denominen "fertilizantes" (sino simplemente un material que se está eliminando). La regla federal 503, conocida coloquialmente como "regla de biosólidos de la EPA" o "regla de lodos de la EPA", se aplica únicamente a los fertilizantes . Así, cada estado regula los sanitarios de compostaje. [30] [31]
Las normas para los sanitarios de compostaje y otras formas de sanitarios secos en Alemania varían de un estado a otro y de una aplicación a otra (por ejemplo, uso en huertos familiares o uso en casas y asentamientos familiares). En los distintos estados federados de Alemania es el "Landesbauordnung" (que se traduce como "reglamentos estatales de ingeniería civil") del estado respectivo el que regula el uso de este tipo de sanitarios alternativos. [32] La mayoría de ellos estipulan el uso de inodoros con cisterna , sin embargo hay muchas excepciones, por ejemplo en los estados federados de Hamburgo , Baja Sajonia , Baviera , Mecklemburgo-Pomerania Occidental , Renania-Palatinado , Sajonia-Anhalt y Turingia . [32] Estos generalmente hacen excepciones para el uso de sanitarios de compostaje en los hogares siempre que no haya preocupaciones para la salud pública.
Las normas que regulan el uso de abono y orina de los sanitarios de compostaje son menos claras en Alemania, pero en general parecen permitidas siempre que se utilicen en la propia propiedad y no se vendan a terceros. [32]
Numerosas aldeas escasamente pobladas en zonas rurales de Finlandia no están conectadas a redes municipales de suministro de agua o alcantarillado, lo que obliga a los propietarios a operar sus propios sistemas. Para el suministro de agua se utilizan a menudo pozos privados individuales, es decir, pozos poco profundos excavados o perforaciones en el lecho de roca, y muchos propietarios han optado por sanitarios de compostaje. Además, estos baños son habituales en las casas de vacaciones, a menudo situadas cerca de masas de agua sensibles. Por estas razones, muchos fabricantes de sanitarios de compostaje tienen su sede en Finlandia, incluidos Biolan, Ekolet, Kekkilä, Pikkuvihreä y Raita Environment. [33] [34]
Las estimaciones realizadas por los principales fabricantes finlandeses de sanitarios de compostaje y la Asociación Mundial de Sanitarios Secos de Finlandia proporcionaron las siguientes cifras en 2014 sobre el uso de sanitarios de compostaje en Finlandia:
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Se han instalado con éxito sanitarios de compostaje en casas de hasta cuatro pisos. [3] Una estimación de 2008 sitúa el número de retretes de compostaje en los hogares de Alemania en 500. [35] La mayoría de estas residencias también están conectadas a un sistema de alcantarillado; el sanitario de compostaje no se instaló por falta de sistema de alcantarillado sino por otras razones, principalmente por la "mentalidad ecológica" de los propietarios.
En Alemania y Austria se han instalado sanitarios de compostaje y otros tipos de sanitarios secos en casas unifamiliares y multifamiliares (por ejemplo, Hamburgo, Friburgo, Berlín), asentamientos ecológicos (por ejemplo, Hamburgo-Allermöhe, Hamburgo-Braamwisch, Kiel-Hassee, Bielefeld- Waldquelle, Wien-Gänserndorf) y en edificios públicos (p. ej. Ökohaus Rostock, VHS-Ökostation Stuttgart-Wartberg, baños públicos en zonas recreativas, restaurantes y cabañas en los Alpes, casas flotantes y guarderías forestales). [35]
El asentamiento ecológico de Hamburgo-Allermöhe cuenta con sanitarios de compostaje desde 1982. El asentamiento de 36 casas unifamiliares con aproximadamente 140 habitantes utiliza sanitarios de compostaje, recolección de agua de lluvia y humedales artificiales . Los inodoros de compostaje ahorran unos 40 litros de agua per cápita al día en comparación con un inodoro con cisterna convencional (10 litros por descarga), lo que supone un ahorro de agua de 2.044 m³ al año para todo el asentamiento. [36]
El Green Mountain Club ha instalado sanitarios de compostaje lento en los bosques de Vermont . Emplean múltiples bóvedas (llamadas cunas) y un edificio móvil. Cuando una de las bóvedas se llena, el edificio se mueve sobre una bóveda vacía. La bóveda llena se deja intacta durante el mayor tiempo posible (hasta tres años) antes de vaciarla. La gran superficie y la exposición a las corrientes de aire pueden provocar que la pila se seque. Para contrarrestar esto, hay carteles que indican a los usuarios que orinen en el baño. [37] El club también utiliza letrinas de pozo e inodoros de cubo simples con astillas de madera y abono externo y dirige a los usuarios a orinar en el bosque para evitar condiciones anaeróbicas olorosas. [38]
Los sanitarios de compostaje con un gran contenedor de compostaje (del tipo Clivus Multrum y sus derivados) son populares en EE.UU., Canadá, Australia, Nueva Zelanda y Suecia. Se pueden comprar e instalar como productos comerciales, como diseños para autoconstructores o como "derivados de diseño" que se comercializan con varios nombres. Se ha estimado que aproximadamente 10.000 de estos retretes podrían estar en uso en todo el mundo. [ cita necesaria ]
Unidades de Tratamiento de Aguas Residuales... NSF/ANSI 41 – 2011: Sistemas de tratamiento saturados no líquidos (inodoros de compostaje)[ enlace muerto permanente ]
