Orme, vandlopper og bakterier kan bringe rent vand til fjerntliggende områder

Regnorme og små vandlopper kan hjælpe med at levere rent vand til milliarder af mennesker, der bor i fjerntliggende områder af verden, ved at æde spildevand og anden forurening op.

Anslået 2,3 milliarder mennesker rundt om i verden er uden grundlæggende sanitet, mens 844 millioner ikke har adgang til rent vand, på trods af at begge betragtes som centrale menneskerettigheder. Selv i Europa mangler anslået 62 millioner mennesker adgang til tilstrækkelig sanitet, og 14 millioner er uden en grundlæggende drikkevandskilde.

At rense spildevand og levere drikkevand kræver ofte store, dyre anlæg, der bruger betydelige mængder energi for at blive ved med at køre. Det betyder, at folk i fjerntliggende lokationer eller fattige områder ofte står uden sådanne tjenester.

Men forskere mener, at det kan være muligt at levere overkommelig vandbehandling til disse steder ved hjælp af bittesmå dyr, der sluger forureningen i vandet. Forskere, der arbejder på et projekt kaldet INNOQUA, udvikler biofiltre, som bruger levende væsner til at filtrere vand - regnorme og små krebsdyr kaldet Daphnia .

Disse skabninger fortærer slammet og andre forurenende stoffer, såsom ammonium, som en del af en række vandrensningsmoduler, der kan sættes op og efterlades til at køre med lidt behov for vedligeholdelse.

"De fleste mennesker vil have en ide om den rolle, regnorme spiller i jorden, " sagde Dr. Eoghan Clifford, civilingeniør ved National University of Ireland, i Galway, og teknisk direktør for INNOQUA-projektet. "De gør noget lignende i spildevandsteknologierne, vi bruger."

I jord, regnorme vil gumle sig gennem planterester og gødning for at hjælpe med at bryde det fra hinanden, samtidig med at man udvinder kemikalier som nitrogen og fosfor fra materialet.

INNOQUA-projektet bruger i stedet regnorme til at nedbryde det slam, der ofte vil tilstoppe filtre på spildevandsanlæg. Det forsøger at bruge væsnerne som en del af et filter, der indeholder træflis og grus til at fange fast materiale fra rå spildevand, så ormene derefter kan nedbryde det.

Udskilt

Bakterier, der lever i fliserne, fuldender derefter arbejdet ved yderligere at nedbryde det materiale, der udskilles af ormene.

"Ormene nedbryder slammet og fast stof, som forhindrer systemet i at tilstoppe, " forklarede Dr. Clifford. "Dette betyder, at det kræver meget lavere vedligeholdelse end andre typer systemer. Dette er vigtigt for små systemer på fjerntliggende steder."

INNOQUA-projektet sigter mod at oprette 11 demonstrationsprojekter i forskellige lande over hele verden for at teste, hvordan dets dyrebaserede filtersystem vil fungere i forskellige indstillinger. Et af disse steder vil være i et fjerntliggende samfund tæt på højlandsbyen Littlemill, i Nairn, Skotland.

skotsk vand, som er en af ​​partnerne i projektet, i øjeblikket nødt til at sende lastbiler hundredvis af miles for at opsamle slam fra septiktanke i fjerntliggende samfund. I nogle tilfælde, disse tankskibe skal foretage lange færgeture for at nå øsamfund, hvor der ikke er nogen lokal spildevandsrensning.

Det er håbet, imidlertid, at filtersystemet, der bliver oprettet af INNOQUA, vil kunne rense spildevandet, der produceres af et lokalsamfund på 19 mennesker på stedet i Skotland.

Dr. Clifford sagde, at tidlige resultater fra et prototypefilter ved hjælp af kommunalt spildevand i Galway har vist, at regnormene kan fjerne mere end 90 % af ammoniummet og over 95 % af det organiske kulstof fra spildevandet. selvom de nu tester grænserne for, hvor meget spildevand systemet er i stand til at håndtere, mens de forsøger at reducere dets størrelse.

"Vi har været ret overraskede over, hvor effektivt dette filter har været, " sagde han. "Men regnormeteknologien vil i sig selv ikke rense spildevand til en genanvendelig standard, så det skal samarbejdes med andre teknologier for yderligere at behandle vandet."

Det er her Dafnier – også kendt som vandlopper – kommer ind. INNOQUA-visionen er, at flere forskellige vandbehandlingssystemer skal bruges sammen som moduler, der kan kombineres for at rense vand til de standarder, der kræves i forskellige lande eller anvendelser.

Suspenderet

Dafnier er små filterfødere, der forbruger materiale suspenderet i vand, herunder potentielt skadelige bakterier. En prototype af dette filter er ved at blive testet af University of Girona, Spanien, på et spildevandsrensningssted uden for landsbyen Quart, blot et par kilometer uden for selve Girona.

"Det Dafnier har ansvaret for at rense partikler, efter at det meste af kulstof og nitrogen er blevet fjernet, " sagde Dr. Narcís Pous Rodríguez fra University of Girona, hvem leder afprøvningen af Daphnia filter. "Vores system kan i øjeblikket klare et flowområde på 700 til 3, 000 liter om dagen."

Demonstrationssteder for projektet vil omfatte Irland, Skotland, Indien og Ecuador, præsenterer en bred vifte af forskellige forhold. Daphnia er følsomme over for temperatur, så en løsning kunne være at installere filteret under jorden i lande, hvor de kan blive påvirket.

Efter Dafnier behandling, spildevand kan have brug for yderligere behandling med ultraviolet lys, for eksempel, før det kan betragtes som sikkert til genbrug i de fleste lande.

Der kan også ofte være andre syntetiske kemikalier i spildevandet, som kan være svære at fjerne uden dyre industrielle processer. Forurenende stoffer som polychlorerede biphenyler (PCB'er), som nu menes at forårsage kræft hos mennesker, blev engang meget brugt i mange forbrugerprodukter som kølemidler, smøremidler og tilsætningsstoffer, men er langtidsholdbare, når de først siver ud i miljøet og er blevet en stor forurening i vandforsyninger verden over.

Den mest almindelige måde at ødelægge PCB på er enten at forbrænde forurenet jord eller at behandle forurenet vand med andre kemikalier for at nedbryde dem.

Men forskere, der arbejder på et projekt kaldet Cryo-bakteriereaktor, har til formål at bruge levende organismer til at tackle disse forurenende stoffer. De har udviklet en metode til at immobilisere bakterier i porøse strukturer, så de kan fjerne PCB'er fra vandet, når det filtreres gennem materialet.

"Der har allerede været nogle forsøg på at bruge bakterier, men som frie celler i slammet i vandbehandlingssystemer eller ved at bruge bioreaktorer med immobiliserede bakterier, "sagde Dr. Irina Savina, en kemiker ved University of Brighton, Storbritannien, hvem leder projektet. "Der er vanskeligheder med at holde den bakterielle biofilm stabil i disse eksisterende systemer, og de kan ofte være relativt ineffektive.

"Vi har været i stand til at producere et tredimensionelt porøst materiale direkte fra bakterier med en minimal mængde polymer."

I øjeblikket har Cryo-bacteria-reactor teamet testet deres teknik ved hjælp af bakterier, der nedbryder kemikalier, som de bruger som modeller for PCB'er. De levende bakterier er fastgjort på plads inde i et svampelignende materiale, der har porer på 20-150 mikrometer i størrelse. De var i stand til at bionedbryde relativt høje koncentrationer af de kemiske forurenende stoffer i løbet af 2,5 til 5 dage for at efterlade blot spormængder.

Disse bakteriesvampe kan genbruges mindst 10 gange, ifølge projektets forskning, mens de også kan fryses til opbevaring, før den senere genaktiveres.

"Vi kan tilpasse bioreaktoren til at bruge lokale bakteriearter, der har evnen til at tackle forskellige kemikalier, " sagde Dr. Savina. "Det giver os en miljøvenlig måde at fjerne forurenende stoffer fra vandet på."