فیلتر نانوسیم-نانولوله خورشیدی دسترسی آسان به آب آشامیدنی تمیز را فراهم می کند

7 آوریل 2022 -توسط Ecole Polytechnique Federale de Lozanne

نمونه اولیه دستگاه تصفیه آب که توسط دانشجوی پروژه کارشناسی ارشد جروم گاباتولر نگهداری می شود. اعتبار: EPFL

حتی امروزه، آب تمیز برای بسیاری از مردم در سراسر جهان یک امتیاز است. طبق گزارش سازمان جهانی بهداشت (WHO)، حداقل 1.8 میلیارد نفر آب آلوده به مدفوع مصرف می کنند و تا سال 2040، بخش بزرگی از جهان به دلیل منابع ناکافی آب آشامیدنی، تنش آبی را تحمل خواهند کرد. در همین حال، بر اساس گزارش صندوق کودکان سازمان ملل متحد (یونیسف)، روزانه حدود 1800 کودک در اثر اسهال به دلیل تامین آب ناسالم، که باعث بیماری هایی مانند وبا می شود، جان خود را از دست می دهند.

ضروری است که ما راه های کارآمد و مقرون به صرفه ای را برای رفع آلودگی آب ایجاد کنیم. و این دقیقاً همان چیزی است که تیمی از دانشمندان به رهبری László Forró در EPFL با یک فیلتر جدید تصفیه آب که ترکیبی از نانوسیم‌های دی اکسید تیتانیوم (TiO2) و نانولوله‌های کربنی است که از چیزی جز نور خورشید تغذیه می‌کنند، به دست آورده‌اند.

دانشمندان ابتدا نشان دادند که نانوسیم های TiO2 به تنهایی می توانند آب را در حضور نور خورشید به طور موثری تصفیه کنند. اما در هم تنیدن نانوسیم‌ها با نانولوله‌های کربنی، یک ماده کامپوزیتی تشکیل می‌شود که با پاستوریزه کردن آب، لایه‌ای از آلودگی‌زدایی اضافه می‌کند و پاتوژن‌های انسانی مانند باکتری‌ها و ویروس‌های بزرگ را از بین می‌برد.

ایده این است که وقتی نور UV – از طیف مرئی نور خورشید – به فیلتر برخورد می کند، باعث می شود گروهی از مولکول ها به نام گونه های اکسیژن واکنش پذیر (ROS) تولید کند. اینها شامل پراکسید هیدروژن (H2O2)، هیدروکسید (OH) و اکسیژن (O2-) هستند و به عنوان کشنده های پاتوژن موثر شناخته شده اند.

محققان دستگاه خود را با باکتری E. Coli آزمایش کردند، “استاندارد طلایی” برای مطالعات بقای باکتری ها، اما باید با سایر پاتوژن های باکتری مانند Campylobacter jejuni یک پاتوژن رایج القا کننده اسهال در کشورهای توسعه یافته، Giardia lamblia کار کند. (یک میکروارگانیسم که باعث عفونت روده ژیاردیازیس می شود)، سالمونلا، کریپتوسپوریدیوم (باعث کریپتوسپوریدیوز اسهالی)، ویروس هپاتیت A و لژیونلا پنوموفیلا (باعث بیماری لژیونر می شود). این دستگاه در حذف همه عوامل بیماری زا از آب بسیار ماهر است و حتی برای از بین بردن ریزآلاینده ها مانند آفت کش ها، بقایای داروها، مواد آرایشی و غیره نیز نتایج امیدوارکننده ای را نشان می دهد.

فرورو می گوید: «در همکاری نزدیک بین شیمیدانان، فیزیکدانان و زیست شناسان، ما یک دستگاه تصفیه آب بسیار کارآمد را توسعه داده ایم که به هیچ منبع انرژی جز نور خورشید نیاز ندارد. “نمونه اولیه ما می تواند آب آشامیدنی تمیز را حتی در مکان های دورافتاده برای جمعیت های کوچک تامین کند و به راحتی قابل افزایش است. این یک دستاورد بزرگ است و یک “محصول جانبی” مهم این پروژه این است که تعداد زیادی از افراد با استعداد و مستعد را جذب کرده است.

محققان در مقاله خود که در مجله شریک Nature npj Clean Water منتشر شده است، نمونه اولیه فیلتر را به نمایش گذاشته و پیشنهاداتی برای بهبود بیشتر ارائه می دهند. اندره هوروات، دانشمند ارشد این پروژه، می‌گوید: «من متقاعد شده‌ام که این امر باعث ایجاد یک پیگیری قوی در جوامع علمی همه‌کاره و امیدواریم که آژانس‌های تامین مالی شود.