Um modelo para um sistema de filtro econômico que pode remover antibióticos de águas residuais foi projetado por colaboradores do Serviço de Pesquisa Agrícola (ARS) e da Universidade da Califórnia-Riverside (UCR).

O microbiologista Mark Ibekwe da Unidade de Pesquisa de Eficiência Hídrica e Salinidade da ARS em Riverside, Califórnia, e o químico de solo da UCR Daniel Ashworth construiu o sistema de protótipo usando quatro camadas de materiais naturais:cascalho, areia, solo, e biochar em uma coluna de 50 cm de altura e 12 cm de diâmetro.

Eles usaram o modelo em escala de laboratório para remover quatro antibióticos:amoxicilina, cefalexina, sulfadiazina, e tetraciclina em vários níveis de eficiência. Esses quatro antibióticos foram selecionados para teste no modelo em escala porque estão entre os mais comuns em efluentes de estação de tratamento de águas residuais. Os sistemas convencionais de estação de tratamento de águas residuais são relativamente eficazes na remoção de nutrientes e bactérias, mas podem ser um tanto ineficazes na remoção de antibióticos.

A eficácia do sistema em escala de laboratório variou com o antibiótico sendo avaliado. Ele removeu com sucesso 98 por cento da tetraciclina, seguido por 91 por cento de cefalexina, 81 por cento de amoxicilina e 51 por cento de sulfadiazina. Os antibióticos tinham concentrações iniciais de 10 ppb, comparáveis ​​aos níveis observados nas águas residuais municipais.

A remoção de amoxicilina e cefalexina foi amplamente controlada pela degradação química na camada de cascalho, enquanto a sulfadiazina foi amplamente removida por uma combinação de degradação química e microbiana no solo misturada com a camada de biochar. A tetraciclina foi removida principalmente por reações químicas com água (hidrólise) na camada de cascalho.

"Esses resultados mostram a importância do uso de camadas de diferentes materiais para atingir diferentes antibióticos, em vez de esperar que uma camada e o material sejam capazes de fazer o trabalho." disse Ibekwe.

Aumentar o tempo que leva para o fluxo de água passar pela coluna também melhorou a eficiência de remoção, especialmente para amoxicilina e cefalexina. Neste projeto, o efluente simulado entra na parte inferior da coluna para saturar a camada inferior e, em seguida, é bombeado para cima através da coluna para fluir pelo topo.

Uma versão ampliada em escala "em tamanho real" do sistema de filtro dos pesquisadores - um que poderia servir a uma estação de tratamento de águas residuais de uma pequena cidade - teria cerca de 2 metros de altura e 50 cm de diâmetro, de acordo com Ashworth. Claro, você poderia usar múltiplos das colunas para atender a uma necessidade maior e a pegada ainda seria relativamente pequena, que é um dos recursos poderosos deste sistema, Ashworth acrescentou.

Existem alguns sistemas que podem remover antibióticos de águas residuais, mas tendem a ser muito caros ou requerem muito mais espaço. Esta pesquisa foi publicada no Journal of Environmental Chemical Engineering .