Université de Californie, Berkeley, les ingénieurs ont créé une nouvelle façon d'éliminer les contaminants des eaux pluviales, potentiellement répondre aux besoins des communautés en situation de stress hydrique qui cherchent des moyens d'exploiter la source abondante et pourtant sous-utilisée d'eau potable douce.

En utilisant un sable minéralisé qui réagit et détruit les polluants organiques, les chercheurs ont découvert que le sable artificiel pourrait aider à purifier les eaux pluviales qui s'infiltrent dans les aquifères souterrains, la création d'un réservoir d'eau potable sûr et local pour les communautés desséchées.

"La façon dont nous traitons les eaux pluviales, surtout en Californie, est cassé. Nous le considérons comme un polluant, mais nous devrions y penser comme une solution, " dit Joseph Charbonnet, un étudiant diplômé en génie civil et environnemental à l'UC Berkeley. « Nous avons développé une technologie qui peut éliminer la contamination avant de la mettre dans notre eau potable de manière passive, à bas prix, manière non invasive en utilisant des minéraux naturels."

Alors que l'eau de pluie s'engouffre sur nos toits, pelouses et rues, il peut ramasser une multitude de produits chimiques nocifs tels que des herbicides, pesticides, métaux toxiques, huile de voiture et même caca de chien. L'excès d'eau de pluie peut également submerger les réseaux d'égouts et inonder les rues et les sous-sols. Sans surprise, les villes rejettent souvent cette eau polluée dans les rivières et ruisseaux voisins le plus rapidement possible.

Diriger les eaux pluviales à travers le sable dans les aquifères souterrains peut être une solution idéale pour collecter de l'eau dans les villes au climat méditerranéen comme Los Angeles, dit Charbonnet. Comme des barils de pluie géants, les aquifères peuvent être remplis pendant les périodes de précipitations intenses, puis stocker l'eau jusqu'à ce qu'elle soit nécessaire pendant la saison sèche.

Les villes utilisent déjà la récupération des eaux pluviales à plus petite échelle grâce à des constructions telles que les biorigoles et les jardins pluviaux, qui canalisent les eaux pluviales à travers le sable ou le paillis pour éliminer les débris et empêcher le ruissellement de surface. Dans le quartier de Sun Valley à Los Angeles, Charbonnet et son conseiller, David Sedlak, travaillent avec la communauté locale pour transformer une gravière de 46 acres en une zone humide et un système d'infiltration d'eau pour les eaux pluviales.

"Avant de construire les bâtiments, les routes et les parkings qui composent nos villes, l'eau de pluie s'infiltrerait dans le sol et rechargerait les nappes phréatiques, " dit Sedlak, professeur de génie civil et environnemental à l'UC Berkeley et co-directeur du Berkeley Water Center. « Alors que les services publics dans les régions en manque d'eau tentent de trouver un moyen de réinjecter les eaux pluviales urbaines dans le sol, la question de la qualité de l'eau est devenue une préoccupation majeure. Nos sables enrobés représentent une solution peu coûteuse, nouvelle approche qui peut éliminer bon nombre des contaminants qui présentent des risques pour les systèmes d'eaux souterraines où les eaux pluviales sont infiltrées. »

Bien que le sable enrobé n'élimine pas tous les types de contaminants, il peut être utilisé en conjonction avec d'autres systèmes de purification d'eau pour éliminer de nombreux contaminants que l'eau capte, dit Sedlak.

L'équipe détaille la découverte le 30 août dans le journal Sciences et technologies de l'environnement .

Pour créer le sable enrobé, Charbonnet a mélangé du sable ordinaire avec deux formes de manganèse qui réagissent pour former de l'oxyde de manganèse. Ce minéral inoffensif se lie aux produits chimiques organiques tels que les herbicides, pesticides, et le perturbateur endocrinien bisphénol-A (BPA) et les décompose en morceaux plus petits qui sont généralement moins toxiques et plus biodégradables.

"Les oxydes de manganèse sont quelque chose que les scientifiques du sol ont identifié il y a 30 ou 40 ans comme ayant ces propriétés vraiment intéressantes, mais nous sommes l'un des premiers groupes à l'utiliser de manière technique pour aider à déverrouiller cette source d'eau, " dit Charbonnet.

Le sable enrobé d'oxyde de manganèse, qui est de couleur marron terne, est sûr et respectueux de l'environnement. "Je vous garantis que vous avez de l'oxyde de manganèse sur votre chaussure en ce moment car il est omniprésent dans le sol, " dit Charbonnet.

Charbonnet a testé le sable en percolant de l'eau de pluie simulée, qui contenait une faible concentration de BPA, à travers les colonnes du matériau. Le sable enrobé a initialement éliminé la quasi-totalité du BPA, mais a perdu son efficacité avec le temps. Cependant, l'oxyde de manganèse pouvait être "rechargé" en baignant le sable dans une solution contenant une faible concentration de chlore. La recharge du sable a restitué toute la réactivité initiale de l'oxyde de manganèse.

"Si vous devez venir tous les ans ou tous les deux ans et déterrer ce sable et le remplacer, c'est incroyablement laborieux, Donc, afin de rendre cela utile pour les parties prenantes de la communauté, il est vraiment important que ce matériel puisse être régénéré sur place, " dit Charbonnet.

Charbonnet estime qu'il faudrait environ deux jours pour recharger une couche de sable d'un demi-mètre de profondeur en utilisant 25 parties par million de chlore dans l'eau, la concentration utilisée pour traiter les eaux usées.

Dans la phase suivante de l'expérimentation, l'équipe effectue des tests sur le terrain dans le comté de Sonoma en utilisant les eaux pluviales d'un ruisseau local.