Un modello per un sistema di filtraggio economico in grado di rimuovere gli antibiotici dalle acque reflue è stato progettato dai collaboratori dell'Agricultural Research Service (ARS) e dell'Università della California-Riverside (UCR).

Il microbiologo Mark Ibekwe con l'ARS Agricultural Water Efficiency and Salinity Research Unit a Riverside, California, e il chimico del suolo dell'UCR Daniel Ashworth hanno costruito il sistema prototipo utilizzando quattro strati di materiali naturali:ghiaia, sabbia, suolo, e biochar in una colonna di 50 cm di altezza e 12 cm di diametro.

Hanno usato il modello in scala di laboratorio per rimuovere quattro antibiotici:amoxicillina, cefalexina, sulfadiazina, e tetraciclina a vari livelli di efficienza. Questi quattro antibiotici sono stati selezionati per i test nel modello in scala perché sono tra i più comuni negli effluenti degli impianti di trattamento delle acque reflue. I sistemi convenzionali degli impianti di trattamento delle acque reflue sono relativamente efficaci nella rimozione di nutrienti e batteri, ma possono essere alquanto inefficaci nella rimozione degli antibiotici.

L'efficacia del sistema su scala di laboratorio variava con l'antibiotico valutato. Ha rimosso con successo il 98 percento della tetraciclina, seguito dal 91% di cefalexina, 81 percento di amoxicillina e 51 percento di sulfadiazina. Gli antibiotici avevano concentrazioni iniziali di 10 ppb, paragonabili ai livelli osservati nelle acque reflue municipali.

La rimozione di amoxicillina e cefalexina è stata ampiamente controllata dalla degradazione chimica nello strato di ghiaia, mentre la sulfadiazina è stata in gran parte rimossa da una combinazione di degradazione chimica e microbica nel terreno mescolata con lo strato di biochar. La tetraciclina è stata rimossa principalmente mediante reazioni chimiche con l'acqua (idrolisi) nello strato di ghiaia.

"Questi risultati mostrano l'importanza di utilizzare strati di materiali diversi per colpire diversi antibiotici piuttosto che aspettarsi che uno strato e il materiale siano in grado di fare il lavoro". disse Ibekwe.

L'aumento del tempo impiegato dal flusso d'acqua per passare attraverso la colonna ha anche migliorato l'efficienza di rimozione, soprattutto per amoxicillina e cefalexina. In questo disegno, il refluo simulato entra nella parte inferiore della colonna per saturare lo strato inferiore e quindi viene pompato attraverso la colonna per defluire nella parte superiore.

Una versione "a grandezza naturale" del sistema di filtraggio dei ricercatori - uno che potrebbe servire un impianto di trattamento delle acque reflue di una piccola città - sarebbe alta circa 2 metri e 50 cm di diametro, secondo Ashworth. Certo, potresti utilizzare multipli delle colonne per soddisfare un'esigenza più ampia e l'ingombro sarebbe ancora relativamente piccolo, che è una delle potenti funzionalità di questo sistema, Ashworth ha aggiunto.

Esistono alcuni sistemi esistenti in grado di rimuovere gli antibiotici dalle acque reflue, ma questi tendono ad essere molto costosi o richiedono molto più spazio. Questa ricerca è stata pubblicata su Journal of Environmental Chemical Engineering .