Nalet oluja u Teksasu poslednjih godina – od uragana Harvi 2017. do dubokog smrzavanja 2021. – doveo je velike delove stanovništva u opasnost i ostavio milione bez struje ili vode na duge periode.
Ove nesreće su takođe poslužile kao motivacija istraživaču sa Univerziteta Teksas u Ostinu da preusmeri svoj rad na inovacije koje mogu pomoći zajednicama da odgovore na teške vremenske prilike. Njen najnoviji projekat je uređaj veličine šolje koji može brzo da očisti vodu koristeći mali udarac struje da izvuče bakterijske ćelije. U laboratorijskim eksperimentima, uređaj je bio u stanju da ukloni 99,997% bakterija E. coli iz uzoraka od 2 do 3 unce uzetih iz Voler Krika u Ostinu za otprilike 20 minuta, sa kapacitetom da uradi više.
„Mi smo u stanju da čistimo vodu koristeći vrlo malo energije jer upravljamo bakterijskim ćelijama električnim poljima, a većina bakterijskih ćelija su prirodni plivači koji se guraju do elektroda i bivaju uhvaćeni živi“, rekla je D. Emma Fan, vanredni profesor u Odsek za mašinsko inženjerstvo Voker škole Cockrell, koji je vodio istraživanje objavljeno nedavno u ACS Nano.
Ključ uređaja je „razgranana“ elektroda koju je istraživački tim prethodno napravio. Struktura patentirane elektrode zasniva se na korenovom sistemu drveta sa granama koje se kreću u nekoliko pravaca.
Kada je naelektrisan, uređaj stvara polje u koje se privlače ćelije E. coli. Oni voljno „plivaju“ u grane elektroda.
Elektroda je napravljena od grafitne pene, kompatibilna i izdržljiva u električnim poljima, i može neprekidno da radi mnogo sati. Pored svoje efikasnosti, uređaj je jeftin — košta manje od 2 dolara za stvaranje elektrode obložene penom.
Takođe je jednostavan za upotrebu. Prvo umočite čašu napunjenu elektrodama u vodu. Zatim ga potresite električnom energijom, sačekajte i pustite da elektrode izvuku bakterije. Zatim sačekajte i uklonite vodu koja je sada za piće.
Istraživači sada traže načine da ga komercijalizuju, a zatim žele da pojednostave dizajn šolje. Onaj koji se koristi za čišćenje vode iz Voler Krika je 3D štampan prototip. Tim želi da dodatno pojednostavi proces umetanja i uklanjanja elektroda.
Od nekoliko različitih trenutnih metoda za jednostavnu, komercijalnu filtraciju vode, svaka ima značajnu manu. Tablete za dezinfekciju mogu osloboditi oksidante koji mogu biti štetni ako se progutaju. Sistemi reverzne osmoze zahtevaju visok pritisak vode, a solarno parenje zahteva doslednu sunčevu svetlost, koja je nepouzdana usred prirodnih katastrofa.
Štaviše, upotreba električne energije omogućava integraciju sa baterijama za uskladištenu energiju i može se lako koristiti kod kuće, u kancelariji ili u automobilu. Troškovi energije su takođe mnogo manji od troškova različitih tehnologija u nastajanju, na primer, hiljaditi deo više od one za solarnu paru.
Elektroda koja se koristi u uređaju prvobitno je stvorena za superkondenzatore. Procene da će se populacija Teksasa udvostručiti do 2050. godine i potreba za istraživanjem kako bi se rešila otpornost nakon što je Harvi motivisala Fan da fokusira svoj rad na prirodne katastrofe.
U slučaju nestanka struje ili obaveštenja o prokuvavanju vode, osoba koja je posedovala uređaj sa ovom tehnologijom mogla bi da se odveze do potoka ili potoka, da ga poveže sa akumulatorom automobila preko jednostavnog DC-AC pretvarača i prečisti vodu da donese kući kao zalihu za piće. Takođe se može napajati pomoću solarnih panela po istom principu.
„Kada je naša vodovodna infrastruktura u kvaru – nema vode, gasa i struje – potrebni su nam uređaji na mestu upotrebe za čišćenje vode koju možemo izvući iz bara, potoka ili reka“, rekao je Fan. „Verujemo da naš uređaj jednog dana može ispuniti tu potrebu.“
