Kapsula za pročišćavanje vode s vlastitim napajanjem
- Objavljeno u Znanost
Istraživački tim pod vodstvom profesora Kim Sang-wooa s Odjela za inženjerstvo materijala južnokorejskog Sveučilišta Yonsei, razvio je "plutajuću kapsulu s vlastitim napajanjem" koja u jednom uređaju tipa kapsule integrira detekciju kvalitete vode, bežični prijenos i sterilizaciju patogena. Studija je objavljena 8. srpnja u časopisu Nature Water.
Istraživački tim objasnio je da su ovom studijom razvili novu platformu za sigurnost vode koja značajno smanjuje ovisnost postojećih tehnologija za pročišćavanje vode o energiji, baterijama i kemikalijama. Predviđa se da se može koristiti za osiguranje sigurne pitke vode u izoliranim i područjima pogođenim katastrofama bez električnih mreža jer su inspekcija kvalitete vode i sterilizacija mogući sve dok korisnici skupljaju vodu i ručno protresu kapsulu.
Princip rada koji je otkrio istraživački tim je sljedeći. Prvo, kada korisnik trese kapsulu oko 3 sekunde, unutarnji središnji magnet pomiče se unutar zavojnice i generira električnu energiju elektromagnetskom indukcijom. Vrijednost ukupnih otopljenih tvari (TDS) izmjerena ovom snagom prenosi se na korisnička sučelja poput pametnih telefona, satova i zaslona.
TDS je pokazatelj ukupne koncentracije iona otopljenih u vodi i koristi se za neizravnu procjenu mogućnosti kemijske kontaminacije u općim životnim, poljoprivrednim i stočarskim okruženjima. Istraživački tim procijenio je da ako je koncentracija TDS-a niža od referentne vrijednosti (250 mg/l), to je voda s relativno niskim rizikom od kemijske kontaminacije i namijenjena je sterilizaciji. Naprotiv, ako TDS premašuje standardnu vrijednost, smatra se neprikladnom za piće i savjetuje se bacanje.
Osim toga, kapsula vibrira gore-dolje hodanjem, valovima ili slabim vjetrovima dok pluta na vodi. U tom trenutku dolazi do kontakta između vode i vanjske površine plastike kapsule, stvarajući statički elektricitet i inducirajući električne naboje na elektrodi 'vodljivog polipirolnog nanoštapića' pričvršćenoj na kapsulu. "Nanoštapići" koncentriraju svoj naboj na krajevima kako bi stvorili jako električno polje koje oštećuje membranu bakterijske stanice ili proteinsku ovojnicu virusa, što dovodi do sterilizacije.
Istraživački tim provjerio je učinkovitost sterilizacije koristeći bakteriofage E. coli, Bacillus subtilis i MS2. Kada se primijeni na vodu iz slavine, riječnu vodu i jezersku vodu, 1 litra vode mogla se sterilizirati unutar 30 minuta samo hodanjem. Četiri litre riječne vode mogle su se potpuno sterilizirati unutar 52 minute samo uz lagane udare vjetra.
Također je potvrđena dugoročna stabilnost kapsule. Učinkovitost sterilizacije održana je iako je provedeno 120 ponovljenih eksperimenata sterilizacije u posudi od 4 litre. Stvaranje materijala za oslobađanje nusprodukata dezinfekcije polipirolnih elektroda bilo je zanemarivo, a struktura nanostruktura također nije promijenila oblik.
Troškovi proizvodnje također su niski i iznose samo 25 američkih dolara.