Il biochar, una sostanza simile al carbone prodotta principalmente da rifiuti agricoli, promette di rimuovere contaminanti emergenti come i prodotti farmaceutici dalle acque reflue trattate.

Questa è la conclusione di un team di ricercatori che ha condotto un nuovo studio che ha valutato e confrontato la capacità del biochar derivato da due comuni avanzi di materiali agricoli, scarti di gin di cotone e guayule bagassa, di assorbire tre comuni composti farmaceutici da una soluzione acquosa. Nell'adsorbimento, un materiale, come un composto farmaceutico, si attacca alla superficie di un altro, come la particella di biochar solido. Al contrario, in assorbimento, un materiale è preso internamente in un altro; Per esempio, una spugna assorbe l'acqua.

Guayule, un arbusto che cresce nell'arido sud-ovest, fornito i rifiuti per uno dei biochar testati nella ricerca. Più propriamente chiamato Parthenium argentatum, è stato coltivato come fonte di gomma e lattice. La pianta viene tagliata a terra e i suoi rami schiacciati per estrarre il lattice. Il secco, polposo, il residuo fibroso che rimane dopo la frantumazione degli steli per estrarre il lattice è chiamato bagassa.

I risultati sono importanti, secondo il ricercatore Herschel Elliott, Penn State professore di ingegneria agraria e biologica, Facoltà di Scienze Agrarie, perché dimostrano il potenziale del biochar prodotto da abbondanti rifiuti agricoli, che altrimenti dovrebbero essere smaltiti, per servire come trattamento aggiuntivo a basso costo per ridurre i contaminanti nelle acque reflue trattate utilizzate per l'irrigazione.

"La maggior parte degli impianti di trattamento delle acque reflue non è attualmente attrezzata per rimuovere i contaminanti emergenti come i prodotti farmaceutici, e se quei composti tossici possono essere rimossi dai biochar, quindi le acque reflue possono essere riciclate negli impianti di irrigazione, " ha detto. "Quel riutilizzo benefico è fondamentale in regioni come il sud-ovest degli Stati Uniti, dove la mancanza di acqua ostacola la produzione agricola".

I composti farmaceutici utilizzati nello studio per verificare se i biochar li avrebbero adsorbiti dalla soluzione acquosa erano:sulfapiridina, un farmaco antibatterico non più prescritto per il trattamento delle infezioni nell'uomo ma comunemente usato in medicina veterinaria; documentare, ampiamente usato in medicina come lassativo e ammorbidente delle feci; ed eritromicina, un antibiotico usato per trattare infezioni e acne.

I risultati, pubblicato oggi (16 novembre) in biochar, suggeriscono che i biochar ottenuti da materiali di scarto agricoli potrebbero agire come adsorbenti efficaci per rimuovere i prodotti farmaceutici dall'acqua recuperata prima dell'irrigazione. Però, il biochar derivato dagli scarti del gin di cotone era molto più efficiente.

Nella ricerca, ha adsorbito il 98% del docusato, 74% dell'eritromicina e 70% della sulfapiridina in soluzione acquosa. A confronto, il biochar derivato dalla guayule bagassa ha adsorbito il 50% del docusato, 50% di eritromicina e solo 5% di sulfapiridina.

La ricerca ha rivelato che un aumento della temperatura, da circa 650 a circa 1, 300 gradi F nel processo di pirolisi privo di ossigeno utilizzato per convertire i materiali di scarto agricoli in biochar, ha portato a una capacità notevolmente migliorata di adsorbire i composti farmaceutici.

"La parte più innovativa della ricerca è stata l'uso della guayule bagassa perché non ci sono stati studi precedenti sull'utilizzo di quel materiale per produrre biochar per la rimozione di contaminanti emergenti, " ha detto il ricercatore capo Marlene Ndoun, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria Agraria e Biologica della Penn State. "Lo stesso per i rifiuti di sgranatrice di cotone:sono state condotte ricerche su potenziali modi per rimuovere altri contaminanti, ma questo è il primo studio che utilizza gli scarti del gin di cotone specificamente per rimuovere i prodotti farmaceutici dall'acqua".

Per Ndoun, la ricerca è più che teorica. Ha detto che vuole aumentare la tecnologia e fare la differenza nel mondo. Poiché gli scarti della sgranatrice di cotone sono ampiamente disponibili, anche nelle regioni più povere, lei crede che sia promettente come fonte di biochar per decontaminare l'acqua.

"Sono originario del Camerun, e il motivo per cui sono qui è che sto cercando modi per filtrare l'acqua nelle comunità con risorse limitate, come dove sono cresciuto, " ha detto. "Pensiamo che se questo potesse essere ingrandito, sarebbe ideale per l'uso nei paesi dell'Africa subsahariana, dove le persone non hanno accesso a sofisticate apparecchiature per purificare la loro acqua."

Il prossimo passo, Ndoun ha spiegato, sarebbe quello di sviluppare una miscela di materiale biochar in grado di adsorbire un'ampia gamma di contaminanti dall'acqua.

"Oltre a rimuovere i contaminanti emergenti come i prodotti farmaceutici, Sono interessato a miscelare materiali biochar in modo da avere filtri a basso costo in grado di rimuovere i tipici contaminanti che troviamo nell'acqua, come batteri e materia organica, " disse Ndoun.