I lombrichi e le minuscole pulci d'acqua potrebbero aiutare a fornire acqua pulita a miliardi di persone che vivono in aree remote del mondo mangiando liquami e altro inquinamento.

Si stima che 2,3 miliardi di persone in tutto il mondo siano prive di servizi igienico-sanitari di base, mentre 844 milioni non hanno accesso all'acqua pulita, nonostante entrambi siano considerati diritti umani fondamentali. Anche in Europa circa 62 milioni di persone non hanno accesso a servizi igienico-sanitari adeguati e 14 milioni sono senza una fonte di acqua potabile di base.

Il trattamento delle acque reflue e la fornitura di acqua potabile spesso richiedono grandi strutture costose che consumano notevoli quantità di energia per continuare a funzionare. Ciò significa che le persone in località remote o in aree povere sono spesso lasciate senza tali servizi.

Ma i ricercatori ritengono che potrebbe essere possibile fornire un trattamento dell'acqua a prezzi accessibili in questi luoghi con l'aiuto di minuscoli animali che divorano l'inquinamento nell'acqua. Gli scienziati che lavorano a un progetto chiamato INNOQUA stanno sviluppando biofiltri che utilizzano creature viventi per filtrare l'acqua:lombrichi e minuscoli crostacei chiamati Daphnia .

Queste creature divorano il fango e altri inquinanti, come l'ammonio, come parte di una serie di moduli per la pulizia dell'acqua che possono essere installati e lasciati funzionare con poca manutenzione.

"La maggior parte delle persone avrà un'idea del ruolo che i lombrichi svolgono nel suolo, " ha detto il dottor Eoghan Clifford, un ingegnere civile presso la National University of Ireland, a Galway, e direttore tecnico del progetto INNOQUA. "Stanno facendo qualcosa di simile nelle tecnologie delle acque reflue che stiamo utilizzando".

Nel suolo, i lombrichi si faranno strada tra i detriti delle piante e il letame per aiutarli a romperli, mentre estrae anche sostanze chimiche come azoto e fosforo dal materiale.

Il progetto INNOQUA sta invece utilizzando i lombrichi per frantumare i fanghi che spesso intasano i filtri degli impianti di depurazione. Sta tentando di utilizzare le creature come parte di un filtro che contiene trucioli di legno e ghiaia per intrappolare il materiale solido dagli effluenti di depurazione grezzi in modo che i vermi possano romperlo.

escreto

I batteri che vivono nei trucioli completano quindi il lavoro abbattendo ulteriormente il materiale espulso dai vermi.

"I vermi rompono il fango e la materia solida, che impedisce l'intasamento del sistema, " ha spiegato il Dott. Clifford. "Ciò significa che richiede una manutenzione molto inferiore rispetto ad altri tipi di sistemi. Questo è importante per i sistemi su piccola scala in località remote".

Il progetto INNOQUA mira a creare 11 progetti dimostrativi in ​​diversi paesi in tutto il mondo per testare come funzionerà il suo sistema di filtri a base animale in una varietà di contesti. Uno di questi siti sarà in una remota comunità vicino al villaggio di Littlemill, sull'altopiano, a Nairn, Scozia.

acqua scozzese, che è uno dei partner del progetto, attualmente deve inviare camion per centinaia di miglia per raccogliere i fanghi dalle fosse settiche nelle comunità remote. In alcuni casi, queste navi cisterna devono compiere lunghi viaggi in traghetto per raggiungere le comunità insulari dove non esiste un trattamento locale delle acque reflue.

Si spera, però, che il sistema di filtraggio realizzato da INNOQUA sarà in grado di pulire le acque reflue prodotte da una comunità di 19 persone nel sito in Scozia.

Il dottor Clifford ha affermato che i primi risultati di un prototipo di filtro che utilizza le acque reflue municipali a Galway hanno dimostrato che i lombrichi possono rimuovere più del 90% dell'ammonio e oltre il 95% del carbonio organico dalle acque reflue, anche se ora stanno testando i limiti della quantità di liquami che il sistema è in grado di gestire mentre cerca di ridurne le dimensioni.

"Siamo rimasti piuttosto sorpresi dall'efficacia di questo filtro, " ha detto. "Ma la tecnologia del lombrico di per sé non tratterà le acque reflue secondo uno standard riutilizzabile, quindi deve essere associato ad altre tecnologie per trattare ulteriormente l'acqua".

Questo è dove il Daphnia – noto anche come pulci d'acqua – entrano in gioco. La visione INNOQUA è che diversi sistemi di trattamento dell'acqua vengano utilizzati insieme come moduli che possono essere combinati per pulire l'acqua secondo gli standard richiesti in diversi paesi o usi.

Sospeso

Daphnia sono minuscoli filtratori che consumano materiale sospeso nell'acqua, compresi i batteri potenzialmente dannosi. Un prototipo di questo filtro è in fase di test presso l'Università di Girona, Spagna, in un sito di trattamento delle acque reflue fuori dal villaggio di Quart, solo un paio di chilometri fuori Girona stessa.

"Il Daphnia sono incaricati di pulire le particelle dopo che la maggior parte del carbonio e dell'azoto è stata rimossa, " ha affermato il dottor Narcís Pous Rodríguez dell'Università di Girona, chi sta conducendo il test del Daphnia filtro. "Il nostro sistema può attualmente far fronte a un intervallo di flusso da 700 a 3, 000 litri al giorno."

I siti dimostrativi per il progetto includeranno l'Irlanda, Scozia, India ed Ecuador, presentando una vasta gamma di condizioni diverse. Daphnia sono sensibili alla temperatura, quindi una soluzione potrebbe essere quella di installare il filtro nel sottosuolo nei paesi in cui potrebbero essere interessati.

Dopo il Daphnia trattamento, le acque reflue potrebbero richiedere un ulteriore trattamento con luce ultravioletta, Per esempio, prima che possa essere considerato sicuro per il riutilizzo nella maggior parte dei paesi.

Spesso possono essere presenti anche altre sostanze chimiche sintetiche nelle acque reflue che possono essere difficili da rimuovere senza costosi processi industriali. Inquinanti come i policlorobifenili (PCB), che ora si pensa causino il cancro negli esseri umani, erano un tempo ampiamente utilizzati in molti prodotti di consumo come refrigeranti, lubrificanti e additivi, ma sono di lunga durata una volta che si disperdono nell'ambiente e sono diventati un importante contaminante nelle forniture idriche in tutto il mondo.

Il percorso più comune per distruggere i PCB è incenerire i terreni contaminati o trattare l'acqua inquinata con altre sostanze chimiche per degradarli.

Ma i ricercatori che lavorano a un progetto chiamato Cryo-bacteria-reactor mirano a utilizzare organismi viventi per affrontare questi inquinanti. Hanno sviluppato un metodo per immobilizzare i batteri in strutture porose in modo che possano rimuovere i PCB dall'acqua mentre viene filtrata attraverso il materiale.

"Ci sono già stati alcuni tentativi di utilizzare i batteri, ma come cellule libere nei fanghi dei sistemi di trattamento delle acque o utilizzando bioreattori con batteri immobilizzati, " ha detto la dottoressa Irina Savina, un chimico all'Università di Brighton, UK, chi sta guidando il progetto. "Ci sono difficoltà nel mantenere stabile il biofilm batterico in questi sistemi esistenti e spesso possono essere relativamente inefficienti.

"Siamo stati in grado di produrre un materiale poroso tridimensionale direttamente dai batteri con una quantità minima di polimero".

Attualmente il team del reattore Cryo-bacteria ha testato la sua tecnica utilizzando batteri che degradano le sostanze chimiche che stanno usando come modelli per i PCB. I batteri viventi sono fissati all'interno di un materiale spugnoso che ha pori di 20-150 micrometri. Sono stati in grado di biodegradare concentrazioni relativamente elevate di contaminanti chimici in 2,5-5 giorni per lasciare solo tracce.

Queste spugne batteriche possono essere riutilizzate almeno 10 volte, secondo la ricerca del progetto, mentre possono anche essere congelati per la conservazione, prima di essere successivamente riattivato.

"Possiamo adattare il bioreattore per utilizzare specie di batteri locali che hanno la capacità di affrontare diverse sostanze chimiche, " ha detto il dottor Savina. "Ci dà un modo ecologico di rimuovere le sostanze inquinanti dall'acqua."