Algenbloei in de Golf van Mexico verbruikt het grootste deel van de zuurstof in het water, wat leidt tot enorme "dode zones" die geen vissen of andere dieren in het wild kunnen ondersteunen. De boosdoener? Nitraat, agrarische velden afvloeien via tegelafvoersystemen. Maar nitraat is slechts een deel van het probleem. Algen in zoetwatermeren en vijvers gedijen goed bij blootstelling aan een andere verontreinigende stof, fosfor, en de kleinste hoeveelheid is genoeg om een ​​bloei te veroorzaken.

Illinois en de 11 andere staten die het grootste deel van het water naar de rivier de Mississippi sturen, hebben agressieve doelen gesteld om de nitraat- en fosforvervuiling in de Golf van Mexico te verminderen. Om die doelen te bereiken, grote puntbronnen van fosfor, zoals afvalwaterzuiveringsinstallaties, moeten investeren in nieuwe infrastructuur. Maar nieuw onderzoek suggereert dat er een rol zou kunnen zijn voor boeren, ook.

Laura Christianson, assistent-professor waterkwaliteit bij de afdeling Gewaswetenschappen aan de Universiteit van Illinois, is een expert in bioreactoren voor houtsnippers. Ze heeft uitgebreid werk verricht om het potentieel van de met houtsnippers gevulde greppels te demonstreren bij het verwijderen van nitraat uit het drainagewater van tegels in de akkerlanden van Illinois.

"De houtsnippers en het nitraat zijn nodig voor de bacteriën om hun levenscyclus te voltooien. Terwijl ze het nitraat consumeren, het wordt uit het water gehaald. Het is een biologisch proces, ', legt Christianson uit.

In een recente studie, Christianson en verschillende collega's hebben gekeken of ze ook fosfor konden verwijderen door een speciaal "P-filter" toe te voegen dat is ontworpen om de van mest afkomstige verontreinigende stof op te vangen. Het team testte twee soorten industriële afvalproducten in de P-filters:zuurmijnafvoerbehandelingsresidu (MDR) en staalslakken. Fosfor bindt zich aan elementen zoals ijzer, calcium, en aluminium in deze producten, het uit het water halen.

In plaats van MDR of staalslak te mengen met houtsnippers in één grote nitraat- en fosforverwijderingsmachine, het team plaatste een afzonderlijk P-filter stroomopwaarts of stroomafwaarts van een bioreactor op laboratoriumschaal. Ze lieten afvalwater uit een aquacultuurtank door het systeem lopen en maten onderweg op verschillende punten de hoeveelheid nitraat en fosfor.

Nitraatverwijdering was consistent, ongeacht het type P-filter en of het P-filter stroomopwaarts of stroomafwaarts van de bioreactor was. Maar MDR was veel beter als fosforfilter. "Het verwijderde 80 tot 90 procent van de fosfor bij onze gemiddelde stroomsnelheid, " zegt Christianson. "Dat was echt, heel goed. Verbazingwekkend."

Staalslakken, anderzijds, verwijderde slechts ongeveer 25 procent van de fosfor. "Maar staalslakken zijn veel gemakkelijker te vinden in het Midwesten. En volgens de Illinois Nutrient Loss Reduction Strategy, we proberen slechts 45 procent van de fosfor te verwijderen die we stroomafwaarts sturen. Aangezien de landbouw daar maar voor de helft verantwoordelijk voor is, 25 procent zou best goed zijn, ', zegt Christiansen.

Het systeem toont duidelijk potentieel, maar er zijn nog een aantal onbekenden. Gepaarde bioreactoren en P-filters moeten nog worden getest in reële omstandigheden, hoewel er een handvol is geïnstalleerd in de Verenigde Staten. Misschien nog belangrijker, onderzoekers hebben geen goed idee hoeveel fosfor er van landbouwvelden stroomt in tegeldrainage.

"We vermoeden dat onze tegelafvoer in Illinois niet veel fosfor bevat, maar we weten dat er wat is, " zegt ze. "We krijgen nu een beter idee van hoeveel fosfor we hebben.

"We weten dat fosfor gemakkelijker beweegt in oppervlakte-afvoer. Als je bodem erodeert en het water troebel en bruin is, er zit over het algemeen fosfor aan de grond vast. De makkelijke manier om het samen te vatten is als je tegelafvoer hebt, je zou je meer zorgen moeten maken over het verlies van nitraat in dat water, maar als je heuvelachtiger land hebt, je zou je meer zorgen moeten maken over bodemerosie en het verlies van fosfor."