Den långsamma sandfiltermetoden har använts i århundraden för att behandla vatten. Det är så effektivt att Världshälsoorganisationen har gett det sin godkännandestämpel:"Under lämpliga omständigheter, långsam sandfiltrering kan inte bara vara den billigaste och enklaste utan också den mest effektiva metoden för vattenbehandling."

Dock, denna metod har mestadels använts i stor skala och är inte lämplig för de tusentals sydafrikanska hushåll som dagligen kämpar för att ha rent dricksvatten i sina hem.

Busisiwe Mashiane, en fjärdeårs kemiingenjörsstudent vid School of Chemical and Metallurgical Engineering på Wits, forskar och utvecklar ett långsamt sandfilter för att möta sydafrikanernas behov.

"Många sydafrikaner som bor i missgynnade samhällen över hela landet har inte bara svårt att få tillgång till vatten utan står också inför många hälsorisker på grund av bristen på tillgång till rent dricksvatten, " förklarar Mashiane.

"Vårt mål är att utveckla ett lågkostnads ​​men högeffektivt vattenreningssystem som kan behandla flodvatten effektivt och göra det förbrukningsbart. Vi vill säkerställa att, eftersom människor i dessa samhällen inte har råd med avancerade vattenreningsmetoder, vårt system kan hjälpa till med deras grundläggande mänskliga rättighet att ha tillgång till rent dricksvatten."

Hur det fungerar

Ett kontinuerligt vattenflöde från en 25 liters tank matas in i en reaktortank (sandbädden). Härifrån rinner vattnet in i en 25 liters genomskinlig steriliseringstank, varefter det rena vattnet kan doseras i en förvaringsbehållare för användning.

Sandbädden i reaktortanken är uppbyggd av lager av fint grus, sedan aktivt kol, och slutligen grovt grus och fin sand.

Ett lager av biologiskt material, kallad schmutzdecke, bildas ovanpå sanden och schmutzdecken i vattnet hindras från att rinna genom sanden. Detta lager av biologiskt material säkerställer att det filtrerade vattnet är fritt från skadliga bakterier och patogener, medan sandbädden avlägsnar de fysiska föroreningarna ur vattnet.

"Vårt forskningsprojekt syftar till att ta reda på mekanismerna för det långsamma sandfiltret, för att se hur det fungerar under olika förhållanden, och för att hitta sätt att optimera det, " säger Mashiane, och tillägger att planen i framtiden är att ta projektet ut ur labbet och in i hem där det kan göra skillnad i människors liv.

"Vi vill upptäcka vad dess begränsningar är och så småningom hitta det bästa sättet att replikera designen och enkelt minska inställningstiden – för närvarande mellan tre till fyra månader på grund av behovet av att vänta på att det biologiska lagret ska bildas."

Forskar om kopplingen mellan ekosystem och klimat

En högteknologisk vetenskaplig forskningsinstallation, kallat Eddy Covariance Flux Tower uppfördes 2015 i Agincourt, Mpumalanga, som är hem för Medical Research Council/Wits Rural Public Health and Health Transitions Research Unit.

"Eddy Flux Tower är en utrustning som mäter utbytet av energi och gaser mellan landytan och atmosfären, och gör det i landskapsskala – över ett fotavtryck på cirka en kilometer. Tornen sattes upp för att mäta koldioxidutbytet, men också mäta vattenutbytet, " säger professor Bob Scholes, världskänd forskare inom systemekologi (avseende afrikanska savanner) vid School of Animal, Växt- och miljövetenskap på Wits.

Agincourt-tornet är en del av ett nätverk av torn i byarna Skukuza och Malopeni i Lowveld. Det byggdes av ett forskningskonsortium som inkluderar Wits University, Rådet för vetenskaplig och industriell forskning (CSIR), och olika sydafrikanska och tyska universitet.

Projektet undersöker de kopplade kol- och vattenkretsloppen hos naturliga och störda savannekosystem i södra Afrika. Det syftar till att fördjupa kunskapen om hur den naturliga miljön fungerar i landsbygdssamhällen i södra Afrika. Denna kunskap är avgörande för att förstå kopplingen mellan ekosystem och klimat, och hur förändringar i markanvändningen kan påverka klimatet i framtiden.

"Dessa torn ger kraftfulla insikter i en av nyckelprocesserna i det hydrologiska kretsloppet, som kontrollerar mängden vatten som kommer in i akviferer [ett underjordiskt lager av vattenförande permeabel sten] och floder för mänskligt bruk, och hur det kan förändras med ett förändrat klimat, säger Scholes.

Fluxtornet rymmer en rad sofistikerad utrustning som används för att mäta hur mycket koldioxid, vattenånga, och energi rör sig mellan landytan och atmosfären. Andra mått, inklusive klimatparametrar (temperatur, fuktighet, regn, atmosfärstryck), är gjorda för att få mer information om processer i savannens ekosystem.

"Forskningen skulle hjälpa oss att förstå förändringar i koncentrationer av växthusgaser och hur de påverkar jordbruks- och ekosystemproduktiviteten, säger Scholes.

Skukuza-tornet, uppfördes 2000, var den första i Afrika och idag finns cirka åtta utspridda runt om i landet. Ytterligare sex torn kommer att uppföras genom Department of Science and Technologys South African Research Infrastructure Roadmap (SARIR), det första projektet i sitt slag i Sydafrika. SARIR är ett strategiskt ingripande för att tillhandahålla forskningsinfrastruktur över hela det offentliga forskningssystemet som bygger på befintlig kapacitet och beaktar framtida behov.