Các kỹ sư tại trường Đại học California đã đưa ra một phương pháp mới để loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước mưa, đáp ứng nhu cầu của các cộng đồng đang bị thiếu nước mong muốn tìm cách khai thác nguồn nước uống dồi dào và chưa được sử dụng. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Environmental Science & Technology.
 |
Sử dụng cát phủ khoáng để kích thích phản ứng và phá hủy các chất ô nhiễm hữu cơ, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng cát được biến đổi có thể làm sạch nước mưa thấm vào các tầng nước ngầm, tạo ra một bể chứa nước uống an toàn tại địa phương cho các cộng đồng đang bị thiếu nước.
Joseph Charbonnet, nghiên cứu sinh về kỹ thuật dân dụng và môi trường và là đồng tác giả nghiên cứu cho rằng: “Cách chúng ta xử lý nước mưa, đặc biệt là ở California, đã thất bại. Chúng tôi coi nước mưa như một chất gây ô nhiễm, nhưng chúng ta nên nghĩ giải pháp cho nó. Chúng tôi đã phát triển một công nghệ khử ô nhiễm trước khi đưa nó vào nguồn nước uống một cách thụ động, chi phí thấp, không xâm lấn bằng cách sử dụng các khoáng chất tự nhiên".
Khi nước mưa chảy qua mái nhà, bãi cỏ và đường phố, nó có thể mang theo rất nhiều hóa chất khó chịu như thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, kim loại độc hại, dầu ô tô và thậm chí cả cứt chó. Nước mưa quá nhiều cũng có thể tràn ngập hệ thống thoát nước, đường phố và tầng hầm. Vì thế, các thành phố thường phải xả nguồn nước ô nhiễm này vào các con sông, suối ở các khu vực lân cận càng nhanh càng tốt.
Cho nước mưa chảy qua cát vào trong các tầng nước ngầm có thể là giải pháp lý tưởng để thu gom nước mưa tại các thành phố có khí hậu Địa Trung Hải như Los Angeles. Giống như các thùng chứa nước mưa khổng lồ, các tầng nước ngầm có thể được làm đầy trong thời gian mưa lớn và sau đó được lưu trữ nước cho đến khi cần sử dụng vào mùa khô. Dù cát phủ khoáng không loại bỏ được tất cả các loại chất ô nhiễm, nhưng nó có thể được sử dụng kết hợp với các hệ thống lọc nước khác để khử nhiều chất ô nhiễm mà nước mưa cuốn theo.
Để tạo ra cát phủ khoáng, nhóm nghiên cứu đa trộn cát ở đồng bằng với hai dạng mangan phản ứng tạo thành oxit mangan. Khoáng vật vô hại này liên kết với các hóa chất hữu cơ như thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu và bisphenol-A (BPA) nội tiết và phân tách chúng thành các mảnh nhỏ hơn, thường ít độc hại và phân hủy sinh học tốt hơn.
Charbonnet cho biết: “Cách đây khoảng 30-40 năm, các nhà khoa học thổ nhưỡng đã xác định được mangan oxit có nhưng đặc điểm thực sự thú vị này, nhưng chúng tôi là một trong những nhóm đầu tiên sử dụng nó theo cách sáng tạo để phát hiện ra nguồn nước này”. Cát phủ mangan oxit có màu nâu xỉn, an toàn và thân thiện với môi trường.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm cát phủ khoáng bằng cách cho nước mưa mô phỏng chứa hàm lượng BPA thấp, thấm qua các cột của vật liệu này. Cát phủ ban đầu loại bỏ gần như toàn bộ BPA, nhưng hiệu quả xử lý giảm gần theo thời gian. Tuy nhiên, oxit mangan có thể được "nạp lại" bằng cách rửa cát trong dung dịch chứa nồng độ clo thấp. Nhờ vậy, tất cả các phản ứng ban đầu của mangan oxit đã được khôi phục. Theo ước tính, sẽ mất khoảng hai ngày để nạp lại một lớp cát sâu nửa mét bằng cách sử dụng 25 phần triệu lượng clo trong nước, nồng độ được sử dụng để xử lý nước thải.
Trong giai đoạn tiếp theo, các nhà khoa học sẽ tiến hành các thử nghiệm thực địa tại Hạt Sonoma thông qua sử dụng nước mưa từ một nhánh sông ở địa phương.