Universiteit van Californië, Berkeley, ingenieurs hebben een nieuwe manier ontwikkeld om verontreinigingen uit regenwater te verwijderen, mogelijk tegemoet te komen aan de behoeften van gemeenschappen met waterschaarste die op zoek zijn naar manieren om de overvloedige en toch onderbenutte bron van vers drinkwater aan te boren.

Met behulp van een mineraal gecoat zand dat reageert met organische verontreinigende stoffen en deze vernietigt, de onderzoekers hebben ontdekt dat het gemanipuleerde zand zou kunnen helpen bij het zuiveren van regenwater dat doorsijpelt in ondergrondse watervoerende lagen, het creëren van een veilig en lokaal drinkwaterreservoir voor uitgedroogde gemeenschappen.

"De manier waarop we regenwater behandelen, vooral in Californië, is kapot. We beschouwen het als een vervuilende stof, maar we zouden het moeten zien als een oplossing, " zei Joseph Charbonnet, een afgestudeerde student in civiele en milieutechniek aan UC Berkeley. "We hebben een technologie ontwikkeld die verontreiniging kan verwijderen voordat we deze passief in ons drinkwater stoppen, goedkoop, niet-invasieve manier met behulp van natuurlijk voorkomende mineralen."

Terwijl het regenwater over onze daken stroomt, gazons en straten, het kan een hele reeks vervelende chemicaliën oppikken, zoals herbiciden, pesticiden, giftige metalen, auto-olie en zelfs hondenpoep. Overtollig regenwater kan ook rioleringen overbelasten en straten en kelders onder water zetten. Niet verrassend, steden lozen dit vervuilde water vaak zo snel mogelijk in naburige rivieren en beken.

Het afvoeren van regenwater door zand naar ondergrondse watervoerende lagen kan een ideale oplossing zijn voor het verzamelen van water in steden met een mediterraan klimaat zoals Los Angeles, aldus Charbonnet. Als gigantische regentonnen, aquifers kunnen worden gevuld tijdens perioden van intense regenval en vervolgens water opslaan totdat het nodig is in het droge seizoen.

Steden maken al op kleinere schaal gebruik van regenwaterterugwinning via constructies zoals wadi's en regentuinen, die regenwater door zand of mulch leiden om vuil te verwijderen en afvloeiing van het oppervlak te voorkomen. In de wijk Sun Valley in Los Angeles, Charbonnet en zijn adviseur, David Sedlak, werken samen met de lokale gemeenschap om een ​​grindgroeve van 46 hectare om te vormen tot een wetland en waterinfiltratiesysteem voor regenwater.

"Voordat we de gebouwen bouwden, wegen en parkeerplaatsen die onze steden vormen, regenwater zou in de grond sijpelen en grondwaterlagen aanvullen, " zei Sedlak, hoogleraar civiele techniek en milieutechniek aan UC Berkeley en mededirecteur van het Berkeley Water Center. "Terwijl nutsbedrijven in gebieden met waterstress proberen uit te vinden hoe ze stedelijk regenwater terug in de grond kunnen krijgen, de kwestie van de waterkwaliteit is een belangrijk punt van zorg geworden. Onze gecoate zandsoorten vertegenwoordigen een goedkope, nieuwe aanpak die veel van de verontreinigingen kan verwijderen die risico's vormen voor grondwatersystemen waar regenwater wordt geïnfiltreerd."

Hoewel het gecoate zand niet alle soorten verontreinigingen verwijdert, het kan worden gebruikt in combinatie met andere waterzuiveringssystemen om veel van de verontreinigingen te verwijderen die het water opneemt, zei Sedlak.

Het team beschrijft de bevinding op 30 augustus in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie .

Om het gecoate zand te maken, Charbonnet mengde gewoon zand met twee vormen van mangaan die reageren om mangaanoxide te vormen. Dit onschadelijke mineraal bindt zich aan organische chemicaliën zoals herbiciden, pesticiden, en het hormoonontregelende bisfenol-A (BPA) en breekt ze af in kleinere stukjes die meestal minder toxisch en meer biologisch afbreekbaar zijn.

"Mangaanoxiden zijn iets dat bodemwetenschappers 30 of 40 jaar geleden hebben geïdentificeerd als hebbende deze echt interessante eigenschappen, maar we zijn een van de eerste groepen die het op een gemanipuleerde manier gebruiken om deze waterbron te helpen ontsluiten, ' zei Charbonnet.

Het met mangaanoxide gecoate zand, dat is een doffe bruine kleur, is veilig en milieuvriendelijk. "Ik garandeer je dat je op dit moment wat mangaanoxide op je schoen hebt, want het is alomtegenwoordig in de grond, ' zei Charbonnet.

Charbonnet testte het zand door gesimuleerd regenwater te laten sijpelen, die een lage concentratie BPA bevatte, door kolommen van het materiaal. Het gecoate zand verwijderde aanvankelijk bijna alle BPA, maar verloor na verloop van tijd zijn effectiviteit. Echter, het mangaanoxide kan worden "opgeladen" door het zand te baden in een oplossing met een lage concentratie chloor. Het opladen van het zand herstelde alle aanvankelijke reactiviteit van het mangaanoxide.

"Als je om de twee jaar moet komen om dit zand op te graven en te vervangen, dat is ongelooflijk arbeidsintensief, dus om dit nuttig te maken voor belanghebbenden uit de gemeenschap, is het erg belangrijk dat dit spul op zijn plaats kan worden geregenereerd, ' zei Charbonnet.

Charbonnet schat dat het ongeveer twee dagen zou duren om een ​​halve meter diepe zandlaag op te laden met 25 delen per miljoen chloor in water, de concentratie die wordt gebruikt om afvalwater te behandelen.

In de volgende fase van het experiment, het team voert veldtesten uit in Sonoma County met behulp van regenwater uit een plaatselijke kreek.