I det nordöstra hörnet av Alberta, inbäddat bland skogar och våtmarker, ligger ett stort sötvattensdilemma som Kanada just nu står inför.

Strax nerför floden från Fort McMurray, massiva dammar sträcker sig i miles, fylld med giftigt vatten.

I årtionden, den kanadensiska oljesandindustrin har fyllt dessa dammar med avloppsvatten från oljeutvinning. Syftet med dessa dammar är att lagra och återanvända vatten, för att minska mängden nytt vatten som tas från den närliggande floden Athabasca.

Återanvändning av vatten för oljeutvinning gör att avlägsningsdammar ackumulerar högre och högre koncentrationer av skadliga föroreningar. Som sådan, vattnet i dessa avrundningsdammar är farligt, och ofta dödlig, till fåglar, fisk, grodor och växter.

För närvarande, det finns tillräckligt med slamliknande vatten för att fylla en halv miljon olympiska simbassänger-och denna volym fortsätter att öka. Denna enorma mängd avloppsvatten har nyligen fått Albertas tillsynsmyndigheter att ompröva avfallshantering.

En ny politisk riktning i Alberta möjliggör - för första gången - kontrollerad utsläpp av vatten från avlägsningsdammar till miljön. Tailings dammar kommer att elimineras inom en viss tidsram, minska ansvaret för att ha dessa giftiga vattenkroppar kvar i vårt landskap på obestämd tid.

Nya regler, som träder i kraft 2022, låta oljesandföretag släppa ut 1,3 biljoner liter flytande avfall till floden Athabasca. Dessa planer, tillsammans med de nya reglerna för miljöövervakning i Alberta, väcka oro över potentiell skada på vilda djur och människor som lever nedströms oljesandens utveckling.

Avloppsvatten från oljesanden måste genomgå behandlingsprocesser innan det kan släppas ut. Klart, Att hitta teknik som säkert och effektivt kan sanera detta avloppsvatten är en angelägen miljö- och människors hälsoprioritet. Vi testade en lovande ny teknik-titandioxidmikropartiklar-som är kostnadseffektiv, hållbart och effektivt för sanering av avloppsvatten från oljesandarna i Alberta.

En ny grön teknik

Titandioxid är en vanlig ingrediens i många hushållsprodukter som tandkräm och solskyddsmedel. När den placeras på mikropartiklar - små runda föremål av glas - kan titandioxid bryta ner organiska kemikalier i olje- och avloppsvatten. Tekniken kan bryta ned kemikalier med anmärkningsvärd effektivitet:på mindre än 24 timmar under laboratorietester.

Tekniken är återvinningsbar och kan användas flera gånger. Mikropartiklarna flyter på vattenytan, gör dem enkla att samla genom att skumma ytvattnet, och sedan återanvända. Dessutom, tekniken använder solens energi, vilket gör det till ett mer hållbart alternativ jämfört med mer energikrävande metoder.

Använda solljusenergi, tekniken skapar behandlingskemikalier, känd som radikaler, från själva vattnet. Dessa radikaler bryter ner de giftiga organiska kemikalierna, teoretiskt lämnar rent vatten. Dock, vi visste inte om tekniken minskar toxiciteten för olja och kemikalier för levande organismer, och därför gav vårt forskargrupp ut att besvara denna fråga.

Fungerar det faktiskt?

Det ultimata testet för varje avloppsrening är om de behandlade produkterna är säkra för växter och djur. Och så, vi testade om titandioxidmikropartiklar kan "spränga isär" giftiga organiska kemikalier i avlägsningsdammar - kallade naftensyror - så att vatten blir rent för fisk. Först, vi spädde naftensyror till koncentrationer som finns i Albertas utmatningsdammar och behandlade dem med titandioxid. Sedan, vi exponerade fisk för dessa behandlade och obehandlade kemikalier för att se hur bra tekniken fungerade.

Det vi hittade var fascinerande. Inte överraskande, naftensyror från olje- och avloppsvatten som inte fick någon behandling var mycket giftiga för fisk. När fiskägg exponerades för de obehandlade naftensyrorna, de flesta äggen dog innan de kunde kläckas.

När naftensyrorna behandlades, dock, de omedelbara dödliga effekterna var nästan helt borta. Tekniken ökade drastiskt fiskäggens överlevnad.

Dessa resultat är spännande, eftersom de betyder att titandioxidtekniken eventuellt kan användas för att städa upp avlägsnande dammar i Alberta. Dock, vi hittade också viktig information om tekniken som måste beaktas innan den kan användas praktiskt.

Titandioxidteknologin kan användas med olika intensitet för rengöring av vattnet i avloppsdammar. Beroende på behandlingsnivå, olika mängder av de giftiga kemikalierna i avloppsvattnet bryts ner.

I våra tester, det var först när minst 80 procent av kemikalierna bryts ner som det behandlade vattnet inte var direkt dödligt för fisk. När naftensyror endast delades ned genom behandlingen, vi såg faktiskt de sublethala effekterna, som missbildade hjärtan, kan till och med öka. Detta innebär att om inte avloppsvattnet behandlas noggrant, det kan fortfarande vara skadligt för fisk.

Så, om denna teknik används i Alberta, svansar måste behandlas intensivt, eller så riskerar vi att skada djurlivet.

Vår forskning har visat att titandioxidmikropartiklar är en lovande teknik för att rensa upp de stora mängderna avloppsvatten i Albertas avfallsdammar. Men mer forskning behöver fortfarande bedrivas, särskilt studier som testar säkerheten för denna teknik på olika arter och livsfaser och på mer komplexa ekologiska slutpunkter.

Till sist, vår forskning fungerar som en varning om att felaktig behandling av olje- och avloppsvatten innan det släpps ut i miljön kan leda till oavsiktliga ekologiska konsekvenser.

Var går vi härifrån?

Det råder ingen tvekan om att avloppsvatten som produceras och lagras av den kanadensiska oljesandindustrin är en massiv och komplicerad fråga. Även om det är väl etablerat att avrindningsdammar utgör ett betydande ansvar för vilda djur och miljöhälsa, vi har ännu inte sett stora framsteg i saneringsprocessen. En ny politisk riktning i Alberta har förskjutits mot eliminering av avlägsnande dammar, men det är oklart om vi har rätt regler och övervakningsprogram för att genomföra denna eliminering på ett säkert sätt.

Detta är inte ett problem som försvinner när som helst snart. En väsentlig, långsiktiga investeringar-både provinsiellt och federalt-måste göras i forskning, förordningar och miljöövervakningsprogram avseende planen att avsiktligt släppa ut oljesandavloppsvatten om vi menar allvar med att åtgärda det giftiga arvet från avlägsningsdammar.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.