Università della California, Berkeley, gli ingegneri hanno creato un nuovo modo per rimuovere i contaminanti dall'acqua piovana, potenzialmente affrontare le esigenze delle comunità con problemi di acqua che sono alla ricerca di modi per attingere all'abbondante e tuttavia sottoutilizzata fonte di acqua potabile fresca.

Utilizzando una sabbia con rivestimento minerale che reagisce e distrugge gli inquinanti organici, i ricercatori hanno scoperto che la sabbia ingegnerizzata potrebbe aiutare a purificare l'acqua piovana che filtra nelle falde acquifere sotterranee, creare un serbatoio di acqua potabile sicuro e locale per le comunità aride.

"Il modo in cui trattiamo l'acqua piovana, soprattutto in California, è rotto. Lo consideriamo un inquinante, ma dovremmo pensarla come una soluzione, " disse Joseph Charbonnet, uno studente laureato in ingegneria civile e ambientale alla UC Berkeley. "Abbiamo sviluppato una tecnologia in grado di rimuovere la contaminazione prima di metterla nella nostra acqua potabile in modo passivo, basso costo, modo non invasivo utilizzando minerali naturali."

Mentre l'acqua piovana scorre sui nostri tetti, prati e strade, può raccogliere una sfilza di sostanze chimiche nocive come erbicidi, pesticidi, metalli tossici, olio per auto e persino cacca di cane. L'acqua piovana in eccesso può anche travolgere i sistemi fognari e allagare strade e scantinati. Non sorprendentemente, le città spesso scaricano questa acqua inquinata nei fiumi e torrenti vicini il più rapidamente possibile.

Dirigere l'acqua piovana attraverso la sabbia nelle falde acquifere sotterranee può essere una soluzione ideale per raccogliere l'acqua in città con climi mediterranei come Los Angeles, disse Charbonnet. Come giganteschi barili di pioggia, le falde acquifere possono essere riempite durante i periodi di precipitazioni intense e quindi immagazzinare acqua fino a quando non è necessaria nella stagione secca.

Le città stanno già utilizzando la bonifica delle acque piovane su scala ridotta attraverso costruzioni come bioswales e giardini pluviali, che incanalano l'acqua piovana attraverso la sabbia o il pacciame per rimuovere i detriti e prevenire il deflusso superficiale. Nel quartiere di Sun Valley a Los Angeles, Charbonnet e il suo consigliere, David Sedlak, stanno lavorando con la comunità locale per trasformare una cava di ghiaia di 46 acri in una zona umida e un sistema di infiltrazione dell'acqua per l'acqua piovana.

"Prima di costruire gli edifici, strade e parcheggi che compongono le nostre città, l'acqua piovana penetrerebbe nel terreno e ricaricherà le falde acquifere, " disse Sedlak, professore di ingegneria civile e ambientale presso l'UC Berkeley e co-direttore del Berkeley Water Center. "Mentre i servizi pubblici nelle regioni a stress idrico cercano di capire come riportare l'acqua piovana urbana nel terreno, la questione della qualità dell'acqua è diventata una delle principali preoccupazioni. Le nostre sabbie rivestite rappresentano un economico, nuovo approccio in grado di rimuovere molti dei contaminanti che rappresentano rischi per i sistemi di acque sotterranee in cui viene infiltrata l'acqua piovana".

Sebbene la sabbia rivestita non rimuova tutti i tipi di contaminanti, può essere utilizzato in combinazione con altri sistemi di purificazione dell'acqua per rimuovere molti dei contaminanti che l'acqua raccoglie, disse Sedlak.

Il team dettaglia la scoperta il 30 agosto nel diario Scienze e tecnologie ambientali .

Per creare la sabbia rivestita, Charbonnet mescolava sabbia semplice con due forme di manganese che reagiscono per formare ossido di manganese. Questo minerale innocuo si lega a sostanze chimiche organiche come erbicidi, pesticidi, e il bisfenolo-A (BPA) che interferisce con il sistema endocrino e li scompone in pezzi più piccoli che di solito sono meno tossici e più biodegradabili.

"Gli ossidi di manganese sono qualcosa che gli scienziati del suolo hanno identificato 30 o 40 anni fa come aventi queste proprietà davvero interessanti, ma siamo uno dei primi gruppi ad usarlo in modi ingegnerizzati per aiutare a sbloccare questa fonte d'acqua, " disse Charbonnet.

La sabbia ricoperta di ossido di manganese, che è un colore marrone opaco, è sicuro e rispettoso dell'ambiente. "Ti garantisco che hai dell'ossido di manganese sulla scarpa in questo momento perché è onnipresente nel terreno, " disse Charbonnet.

Charbonnet ha testato la sabbia percolando acqua piovana simulata, che conteneva una bassa concentrazione di BPA, attraverso colonne di materiale. La sabbia rivestita inizialmente ha rimosso quasi tutto il BPA, ma ha perso la sua efficacia nel tempo. Però, l'ossido di manganese potrebbe essere "ricaricato" bagnando la sabbia in una soluzione contenente una bassa concentrazione di cloro. La ricarica della sabbia ha ripristinato tutta la reattività iniziale dell'ossido di manganese.

"Se devi venire ogni anno o due e scavare questa sabbia e sostituirla, che è incredibilmente laborioso, quindi per renderlo utile per gli stakeholder della comunità è davvero importante che questa roba possa essere rigenerata sul posto, " disse Charbonnet.

Charbonnet stima che ci vorrebbero circa due giorni per ricaricare uno strato di sabbia profondo mezzo metro usando 25 parti per milione di cloro in acqua, la concentrazione utilizzata per trattare le acque reflue.

Nella fase successiva dell'esperimento, il team sta eseguendo test sul campo nella contea di Sonoma utilizzando l'acqua piovana di un torrente locale.