La méthode du filtre à sable lent est utilisée depuis des siècles pour traiter l'eau. Il est si efficace que l'Organisation mondiale de la santé lui a donné son approbation :« Dans des circonstances appropriées, la filtration lente sur sable est peut-être non seulement la méthode de traitement de l'eau la moins chère et la plus simple, mais aussi la plus efficace."

Cependant, cette méthode a surtout été utilisée à grande échelle et ne convient pas aux milliers de ménages sud-africains qui se battent quotidiennement pour avoir de l'eau potable dans leurs maisons.

Busisiwe Mashiane, étudiant en quatrième année de génie chimique à l'École de génie chimique et métallurgique de Wits, recherche et développe un filtre à sable lent pour répondre aux besoins des Sud-Africains.

« De nombreux Sud-Africains vivant dans des communautés défavorisées à travers le pays ont non seulement des difficultés à accéder à l'eau, mais sont également confrontés à de nombreux risques pour la santé en raison du manque d'accès à l'eau potable, " explique Mashiane.

"Notre objectif est de développer un système de traitement de l'eau à faible coût mais très efficace qui peut traiter efficacement l'eau de la rivière et la rendre consommable. Nous voulons nous assurer que, parce que les habitants de ces communautés ne peuvent pas se permettre des méthodes élaborées de traitement de l'eau, notre système peut les aider dans leur droit humain fondamental d'avoir accès à de l'eau potable. »

Comment ça fonctionne

Un flux d'eau continu d'un réservoir de 25 litres alimente un réservoir de réacteur (le lit de sable). De là, l'eau s'écoule dans un réservoir de stérilisation transparent de 25 litres, après quoi l'eau propre peut être distribuée dans un récipient de stockage pour utilisation.

Le lit de sable de la cuve du réacteur est constitué de couches de gravier fin, puis charbon actif, et enfin du gravier grossier et du sable fin.

Une couche de matière biologique, appelé le schmutzdecke, se forme au-dessus du sable et le schmutzdecke dans l'eau est empêché de s'écouler à travers le sable. Cette couche de matière biologique garantit que l'eau filtrée est exempte de bactéries nocives et d'agents pathogènes, tandis que le lit de sable enlève les impuretés physiques de l'eau.

"Notre projet de recherche vise à comprendre les mécanismes du filtre à sable lent, pour voir comment il fonctionne dans différentes conditions, et de trouver des moyens de l'optimiser, " dit Mashiane, ajoutant que le plan à l'avenir est de sortir le projet du laboratoire et dans des maisons où il peut faire une différence dans la vie des gens.

« Nous voulons découvrir quelles sont ses limites et éventuellement trouver le meilleur moyen de reproduire la conception et de réduire facilement le temps de configuration – actuellement entre trois et quatre mois en raison de la nécessité d'attendre la formation de la couche biologique. »

Recherche du lien entre écosystème et climat

Une installation de recherche scientifique de haute technologie, appelée Eddy Covariance Flux Tower a été érigée en 2015 à Azincourt, Mpumalanga, qui abrite le Medical Research Council/Wits Rural Public Health and Health Transitions Research Unit.

"La tour Eddy Flux est un équipement qui mesure les échanges d'énergie et de gaz entre la surface terrestre et l'atmosphère, et le fait à l'échelle du paysage - sur une empreinte d'environ un kilomètre. Les tours ont été installées pour mesurer les échanges de dioxyde de carbone, mais aussi mesurer les échanges d'eau, " dit le professeur Bob Scholes, scientifique de renommée mondiale en écologie des systèmes (concernant les savanes africaines) à l'École des animaux, Sciences végétales et environnementales à Wits.

La tour Agincourt fait partie d'un réseau de tours dans les villages Skukuza et Malopeni dans le Lowveld. Il a été érigé par un consortium de recherche qui comprend l'Université de Wits, le Conseil de la recherche scientifique et industrielle (CSIR), et diverses universités sud-africaines et allemandes.

Le projet étudie les cycles couplés du carbone et de l'eau des écosystèmes naturels et perturbés de la savane en Afrique australe. Il vise à approfondir les connaissances sur le fonctionnement de l'environnement naturel dans les communautés rurales d'Afrique australe. Cette connaissance est cruciale pour comprendre le lien entre les écosystèmes et le climat, et comment les changements dans l'utilisation des terres peuvent avoir un impact sur le climat à l'avenir.

"Ces tours fournissent des informations puissantes sur l'un des processus clés du cycle hydrologique, qui contrôlent la quantité d'eau entrant dans les aquifères [une couche souterraine de roche aquifère perméable] et les rivières à usage humain, et comment cela pourrait changer avec un climat changeant, " dit Scholes.

La tour de flux abrite une gamme d'équipements sophistiqués utilisés pour mesurer la quantité de dioxyde de carbone, vapeur d'eau, et l'énergie se déplacent entre la surface terrestre et l'atmosphère. Autres mesures, y compris les paramètres climatiques (température, humidité, pluie, pression atmosphérique), sont faites pour obtenir plus d'informations sur les processus de l'écosystème de la savane.

"La recherche nous aiderait à comprendre les changements dans les concentrations de gaz à effet de serre et comment ils influencent la productivité agricole et écosystémique, " dit Scholes.

La tour Skukuza, érigé en 2000, était le premier en Afrique et aujourd'hui, il y en a environ huit dispersés dans le pays. Six autres tours seront érigées dans le cadre de la feuille de route pour l'infrastructure de recherche sud-africaine (SARIR) du ministère des Sciences et de la Technologie, le premier projet du genre en Afrique du Sud. SARIR est une intervention stratégique visant à fournir une infrastructure de recherche dans l'ensemble du système de recherche publique qui s'appuie sur les capacités existantes et prend en compte les besoins futurs.