Il metodo del filtro a sabbia lenta è stato utilizzato per secoli per trattare l'acqua. È così efficace che l'Organizzazione Mondiale della Sanità gli ha dato il suo timbro di approvazione:"In circostanze adeguate, la filtrazione lenta a sabbia può essere non solo il metodo più economico e semplice, ma anche il più efficiente per il trattamento dell'acqua."

Però, questo metodo è stato utilizzato principalmente su larga scala e non è adatto alle migliaia di famiglie sudafricane che combattono quotidianamente per avere acqua potabile nelle loro case.

Busisiwe Mashiane, uno studente del quarto anno di ingegneria chimica presso la Scuola di Ingegneria Chimica e Metallurgica di Wits, sta ricercando e sviluppando un filtro a sabbia lento per soddisfare le esigenze dei sudafricani.

"Molti sudafricani che vivono in comunità svantaggiate in tutto il paese non solo hanno difficoltà ad accedere all'acqua, ma affrontano anche molti rischi per la salute a causa della mancanza di accesso all'acqua potabile, " spiega Mashiane.

"Il nostro obiettivo è sviluppare un sistema di trattamento dell'acqua a basso costo ma altamente efficiente in grado di trattare efficacemente l'acqua dei fiumi e renderla consumabile. Vogliamo garantire che, perché le persone in queste comunità non possono permettersi metodi elaborati di trattamento dell'acqua, il nostro sistema può aiutare nel loro diritto umano fondamentale di avere accesso all'acqua potabile pulita".

Come funziona

Un flusso d'acqua continuo da un serbatoio da 25 litri alimenta un serbatoio del reattore (il letto di sabbia). Da qui l'acqua scorre in una vasca di sterilizzazione trasparente da 25 litri, dopodiché l'acqua pulita può essere erogata in un contenitore per l'uso.

Il letto di sabbia nel serbatoio del reattore è costituito da strati di ghiaia fine, poi carbone attivo, ed infine ghiaia grossolana e sabbia fine.

Uno strato di materia biologica, chiamato lo schmutzdecke, si forma sulla sabbia e allo schmutzdecke nell'acqua viene impedito di fluire attraverso la sabbia. Questo strato di materia biologica assicura che l'acqua filtrata sia priva di batteri nocivi e agenti patogeni, mentre il letto di sabbia rimuove le impurità fisiche dall'acqua.

"Il nostro progetto di ricerca è finalizzato a capire i meccanismi del filtro a sabbia lento, per vedere come funziona in condizioni diverse, e trovare modi per ottimizzarlo, "dice Mashiane, aggiungendo che il piano in futuro è di portare il progetto fuori dal laboratorio e nelle case dove può fare la differenza nella vita delle persone.

"Vogliamo scoprire quali sono i suoi limiti e alla fine trovare il modo migliore per replicare il design e ridurre facilmente i tempi di installazione, attualmente tra i tre ei quattro mesi a causa della necessità di attendere la formazione dello strato biologico".

Ricercare il legame tra ecosistema e clima

Un'installazione di ricerca scientifica ad alta tecnologia, chiamata Eddy Covariance Flux Tower è stata eretta nel 2015 ad Agincourt, Mpumalanga, che ospita il Medical Research Council/Wits Rural Public Health and Health Transitions Research Unit.

"L'Eddy Flux Tower è un'apparecchiatura che misura lo scambio di energia e gas tra la superficie terrestre e l'atmosfera, e lo fa su scala paesaggistica, su un'impronta di circa un chilometro. Le torri sono state allestite per misurare lo scambio di anidride carbonica, ma anche misurare lo scambio idrico, "dice il professor Bob Scholes, scienziato di fama mondiale in ecologia dei sistemi (per quanto riguarda le savane africane) presso la School of Animal, Scienze vegetali e ambientali presso Wits.

La torre Agincourt fa parte di una rete di torri nei villaggi Skukuza e Malopeni nel Lowveld. È stato eretto da un consorzio di ricerca che comprende la Wits University, il Consiglio per la ricerca scientifica e industriale (CSIR), e varie università sudafricane e tedesche.

Il progetto studia i cicli accoppiati del carbonio e dell'acqua degli ecosistemi naturali e disturbati della savana nell'Africa meridionale. Ha lo scopo di approfondire le conoscenze su come funziona l'ambiente naturale nelle comunità rurali dell'Africa meridionale. Questa conoscenza è fondamentale per comprendere il legame tra ecosistemi e clima, e come i cambiamenti nell'uso del suolo possono avere un impatto sul clima in futuro.

"Queste torri forniscono potenti informazioni su uno dei processi chiave nel ciclo idrologico, che controllano la quantità di acqua che entra nelle falde acquifere [uno strato sotterraneo di roccia permeabile acquifera] e nei fiumi per uso umano, e come potrebbe cambiare con un clima che cambia, "dice Scholes.

La torre di flusso ospita una serie di sofisticate apparecchiature utilizzate per misurare la quantità di anidride carbonica, vapore acqueo, e l'energia si spostano tra la superficie terrestre e l'atmosfera. Altre misurazioni, compresi i parametri climatici (temperatura, umidità, pioggia, pressione atmosferica), sono fatti per ottenere maggiori informazioni sui processi dell'ecosistema della savana.

"La ricerca ci aiuterebbe a comprendere i cambiamenti nelle concentrazioni di gas serra e come influenzano la produttività agricola e dell'ecosistema, "dice Scholes.

La torre Skukuza, eretto nel 2000, è stato il primo in Africa e oggi se ne contano circa otto sparsi per il Paese. Altre sei torri saranno erette attraverso la South African Research Infrastructure Roadmap (SARIR) del Dipartimento di Scienza e Tecnologia, il primo progetto del genere in Sudafrica. SARIR è un intervento strategico per fornire infrastrutture di ricerca attraverso l'intero sistema di ricerca pubblica che si basa sulle capacità esistenti e considera le esigenze future.