El método de filtro de arena lento se ha utilizado durante siglos para tratar el agua. Es tan eficaz que la Organización Mundial de la Salud le ha dado su sello de aprobación:"En circunstancias adecuadas, La filtración lenta en arena puede ser no solo el método más barato y simple, sino también el más eficiente para el tratamiento del agua ".

Sin embargo, este método se ha utilizado principalmente a gran escala y no es adecuado para los miles de hogares sudafricanos que luchan a diario por tener agua potable limpia en sus hogares.

Busisiwe Mashiane, estudiante de cuarto año de ingeniería química en la Escuela de Ingeniería Química y Metalúrgica de Wits, está investigando y desarrollando un filtro de arena lento para satisfacer las necesidades de los sudafricanos.

"Muchos sudafricanos que viven en comunidades desfavorecidas en todo el país no solo tienen dificultades para acceder al agua, sino que también enfrentan muchos riesgos para la salud debido a la falta de acceso a agua potable, "explica Mashiane.

"Nuestro objetivo es desarrollar un sistema de tratamiento de agua de bajo costo pero altamente eficiente que pueda tratar el agua del río de manera efectiva y hacerla consumible. Queremos asegurarnos de que, debido a que las personas en estas comunidades no pueden pagar métodos elaborados de tratamiento de agua, nuestro sistema puede ayudar en su derecho humano básico de tener acceso a agua potable limpia ".

Cómo funciona

Un flujo de agua continuo desde un tanque de 25 litros se alimenta a un tanque reactor (el lecho de arena). Desde aquí, el agua fluye a un tanque de esterilización transparente de 25 litros, después de lo cual el agua limpia se puede dispensar en un recipiente de almacenamiento para su uso.

El lecho de arena en el tanque del reactor está formado por capas de grava fina, luego carbón activado, y finalmente grava gruesa y arena fina.

Una capa de materia biológica llamado el schmutzdecke, se forma sobre la arena y se impide que el schmutzdecke en el agua fluya a través de la arena. Esta capa de materia biológica asegura que el agua filtrada esté libre de bacterias y patógenos dañinos, mientras que el lecho de arena elimina las impurezas físicas del agua.

"Nuestro proyecto de investigación tiene como objetivo descubrir los mecanismos del filtro de arena lento, para ver cómo funciona en diferentes condiciones, y encontrar formas de optimizarlo, "dice Mashiane, agregando que el plan en el futuro es sacar el proyecto del laboratorio y llevarlo a los hogares donde pueda marcar una diferencia en la vida de las personas.

"Queremos descubrir cuáles son sus limitaciones y, finalmente, encontrar la mejor manera de replicar el diseño y reducir fácilmente el tiempo de configuración, actualmente entre tres y cuatro meses debido a la necesidad de esperar a que se forme la capa biológica".

Investigando el vínculo entre ecosistema y clima

Una instalación de investigación científica de alta tecnología, llamada Eddy Covariance Flux Tower fue erigida en 2015 en Agincourt, Mpumalanga, que alberga el Consejo de Investigación Médica / Unidad de Investigación de Transiciones de Salud y Salud Pública Rural de Wits.

"La torre Eddy Flux es un equipo que mide el intercambio de energía y gases entre la superficie terrestre y la atmósfera, y lo hace a escala de paisaje, en una superficie de aproximadamente un kilómetro. Las torres se instalaron para medir el intercambio de dióxido de carbono, pero también miden el intercambio de agua, "dice el profesor Bob Scholes, científico de renombre mundial en ecología de sistemas (en relación con las sabanas africanas) en la Escuela de Animales, Ciencias de las plantas y del medio ambiente en Wits.

La torre Agincourt es parte de una red de torres en los pueblos de Skukuza y Malopeni en Lowveld. Fue erigido por un consorcio de investigación que incluye la Universidad de Wits, el Consejo de Investigaciones Científicas e Industriales (CSIR), y varias universidades sudafricanas y alemanas.

El proyecto investiga los ciclos acoplados del carbono y el agua de los ecosistemas de sabanas naturales y perturbados en el sur de África. Su objetivo es profundizar el conocimiento sobre cómo funciona el entorno natural en las comunidades rurales del sur de África. Este conocimiento es fundamental para comprender el vínculo entre los ecosistemas y el clima, y cómo los cambios en el uso de la tierra pueden afectar el clima en el futuro.

"Estas torres proporcionan información valiosa sobre uno de los procesos clave del ciclo hidrológico, que controlan la cantidad de agua que ingresa a los acuíferos [una capa subterránea de roca permeable que contiene agua] y a los ríos para uso humano, y cómo podría cambiar con un clima cambiante, "dice Scholes.

La torre de flujo alberga una gama de equipos sofisticados que se utilizan para medir la cantidad de dióxido de carbono, vapor de agua, y la energía se mueve entre la superficie terrestre y la atmósfera. Otras medidas, incluidos los parámetros climáticos (temperatura, humedad, lluvia, presión atmosférica), están hechos para obtener más información sobre los procesos del ecosistema de la sabana.

"La investigación nos ayudaría a comprender los cambios en las concentraciones de gases de efecto invernadero y cómo influyen en la productividad agrícola y de los ecosistemas, "dice Scholes.

La torre Skukuza, erigido en 2000, fue el primero en África y en la actualidad hay unos ocho repartidos por todo el país. Otras seis torres serán erigidas a través de la Hoja de Ruta de Infraestructura de Investigación de Sudáfrica (SARIR) del Departamento de Ciencia y Tecnología, el primer proyecto de este tipo en Sudáfrica. SARIR es una intervención estratégica para proporcionar infraestructura de investigación en todo el sistema público de investigación que se basa en las capacidades existentes y considera las necesidades futuras.