Biokol-ett kolliknande ämne som främst är framställt av jordbruksavfallsprodukter-lovar att ta bort nya föroreningar som läkemedel från renat avloppsvatten.

Det är slutsatsen av ett forskargrupp som genomfört en ny studie som utvärderade och jämförde biokolens förmåga som härrör från två vanliga jordbruksmaterial som återstår - bomulls ginavfall och guayule bagasse - för att adsorbera tre vanliga farmaceutiska föreningar från en vattenlösning. Vid adsorption, ett material, som en farmaceutisk förening, fastnar på ytan på en annan, som den fasta biokolpartikeln. Omvänt, i absorption, ett material tas internt i ett annat; till exempel, en svamp absorberar vatten.

Guayule, en buske som växer i det torra sydvästra, gav avfallet för en av de biochars som testats i forskningen. Mer korrekt kallad Parthenium argentatum, det har odlats som en källa till gummi och latex. Växten hackas till marken och dess grenar mosas upp för att extrahera latexen. Det torra, mosig, fibrös rest som återstår efter att stjälkar krossats för att extrahera latexen kallas bagasse.

Resultaten är viktiga, enligt forskaren Herschel Elliott, Penn State professor i jordbruk och biologisk teknik, College of Agricultural Sciences, eftersom de visar potentialen för biokol från rikligt jordbruksavfall-som annars måste kasseras-för att fungera som en kostnadseffektiv tilläggsbehandling för att minska föroreningar i renat avloppsvatten som används för bevattning.

"De flesta avloppsreningsverk är för närvarande inte utrustade för att ta bort nya föroreningar som läkemedel, och om dessa giftiga föreningar kan avlägsnas med biochars, då kan avloppsvatten återvinnas i bevattningssystem, "sa han." Den fördelaktiga återanvändningen är avgörande i regioner som USA:s sydvästra, där brist på vatten hindrar växtproduktionen. "

De farmaceutiska föreningarna som användes i studien för att testa om biochars skulle adsorbera dem från vattenlösning var:sulfapyridin, ett antibakteriellt läkemedel som inte längre föreskrivs för behandling av infektioner hos människor utan vanligtvis används inom veterinärmedicin; dokumentera, används ofta i läkemedel som ett laxermedel och avföringsmedel; och erytromycin, ett antibiotikum som används för att behandla infektioner och akne.

Resultaten, publicerad idag (16 november) i Biokol, föreslår att biochars tillverkade av jordbruksavfall kan fungera som effektiva adsorbenter för att ta bort läkemedel från återvunnet vatten före bevattning. Dock, biokolet som härrör från bomulls ginavfall var mycket mer effektivt.

I forskningen, det adsorberade 98% av docusaten, 74% av erytromycinet och 70% av sulfapyridinet i vattenlösning. Som jämförelse, biokolet härrörande från guayule bagasse adsorberade 50% av docusatet, 50% av erytromycinet och bara 5% av sulfapyridinet.

Forskningen visade att en temperaturökning, från cirka 650 till cirka 1, 300 grader F i den syrefria pyrolysprocessen som används för att omvandla jordbruksavfallsmaterial till biochars, resulterade i en kraftigt förbättrad kapacitet att adsorbera de farmaceutiska föreningarna.

"Den mest innovativa delen om forskningen var användningen av guayule bagasse eftersom det inte har gjorts några tidigare studier om att använda det materialet för att producera biokol för avlägsnande av nya föroreningar, "sa huvudforskaren Marlene Ndoun, en doktorand vid Penn State Department of Agricultural and Biological Engineering. "Samma sak med bomulls ginavfall - forskning har gjorts om möjliga sätt att ta bort andra föroreningar, men detta är den första studien som använde bomulls ginavfall specifikt för att ta bort läkemedel från vatten. "

För Ndoun, forskningen är mer än teoretisk. Hon sa att hon vill skala upp tekniken och göra skillnad i världen. Eftersom bomulls ginavfall är allmänt tillgängligt, även i de fattigaste regionerna, hon tror att det håller löften som en källa till biokol för att sanera vatten.

"Jag kommer ursprungligen från Kamerun, och anledningen till att jag ens är här är att jag letar efter sätt att filtrera vatten i resursbegränsade samhällen, som där jag växte upp, "sa hon." Vi tror att om det här skulle kunna skala upp, det skulle vara idealiskt för användning i länder i Afrika söder om Sahara, där människor inte har tillgång till sofistikerad utrustning för att rena sitt vatten. "

Nästa steg, Ndoun förklarade, skulle vara att utveckla en blandning av biokolmaterial som kan adsorbera ett brett spektrum av föroreningar från vatten.

"Utöver att ta bort nya föroreningar som läkemedel, Jag är intresserad av att blanda biokolmaterial så att vi har billiga filter som kan ta bort de typiska föroreningar vi hittar i vatten, såsom bakterier och organiskt material, sa Ndoun.