Prosty słoik z korbowym uchwytem może rewolucjonizować dostarczanie czystej wody pitnej w strefach katastroficznych i odległych społecznościach bez dostępu do energii elektrycznej.
Xu Deng z Uniwersytetu Nauk Elektronicznych i Technologii Chin w Chengdu twierdzi, że on i jego koledzy postanowili stworzyć prosty sposób pozbycia się wody z pasożytów oraz bakteryjnych, wirusowych i grzybowych patogenów.
„Ciągle napotykaliśmy na te same problemy z zdecentralizowanym oczyszczaniem wody” – mówi Deng. „Większość opcji do uzdatniania wody na miejscu wymaga zasilania elektrycznego lub silnego światła słonecznego, i są wolne.”
W społecznościach bez dostępu do sieci energetycznej oraz na obszarach dotkniętych katastrofami tradycyjne systemy nie są niezawodne, dlatego chcieli stworzyć wynalazek, który całkowicie zdezynfekuje wodę za pomocą jednominutowego, łatwego, ręcznego mieszania.
Ich rozwiązanie opiera się na sferycznych nanocząstkach krzemionki pokrytych grupami aminowymi, które w wodzie są naładowane dodatnio, oraz nanocząstkach złota, które w zamieszanej wodzie stają się naładowane ujemnie.
„Wyobraź sobie słoik z korbowym uchwytem z niewielką dawką inżynieryjnego, podobnego do piasku proszku” – mówi Deng. „Kilka obrotów uchwytu tworzy delikatne wirowanie w wodzie, a ta ruchliwość ‘budzi’ nasze nanocząstki.”
Płyn w kontakcie z powierzchnią nanocząstek złota i aminowych tworzy ładunek elektryczny, prowadząc do powstania utleniających substancji chemicznych zwanych reaktywnymi formami tlenu.
„Te reaktywne formy tlenu robią dziury w membranach mikrobów, dzięki czemu patogeny nie mogą przetrwać ani się rozmnażać” – mówi Deng. „Gdy przestajesz mieszać, proszek samoczynnie oddziela się od wody, a czystą wodę czerpiesz ze złącza.”
Zespół przetestował urządzenie na 16 wysoko zakaźnych patogenach stanowiących poważne zagrożenie dla zdrowia publicznego. Osiągnęli 99,9999 proc. redukcję Escherichia coli po zaledwie 15 sekundach mieszania wody w temperaturze 50°C, oraz tę samą redukcję w przypadku Vibrio cholerae w ciągu 1 minuty. Ogółem zdezaktywowali ponad 95 proc. wszystkich przetestowanych mikroorganizmów.
Urządzenie jest w fazie koncepcji, mówi Deng, więc badacze jeszcze nie określili, ile litrów wody można zdezynfekować.
„Możemy powiedzieć, że ta sama partia cząstek jest odzyskiwana po każdym cyklu i ponownie wykorzystywana” – mówi. „A gdy już się naładuje, system zapewnia długotrwałą ochronę przed ponownym skażeniem na wiele godzin.”
Ponieważ ilość nanocząstek złota jest tak niewielka, ich koszt jest nieistotny, dodaje – koszt materiałów zdominowany jest przez proszek krzemionkowy i obudowę plastikową.
Chiara Neto z Uniwersytetu w Sydney, Australia, mówi, że jest bardzo pod wrażeniem nauki i nowatorskiego zastosowania nanocząstek do zniszczenia błon komórkowych patogenów. „To bardzo inteligentna, fantastyczna praca.”
