Megtalálták a vízfertőtlenítés Szent Grálját?
Amerikai kutatók fejlesztettek ki egy olyan új módszert, amivel nem csak ultragyorsan, de az eddig ismert gyakorlatoknál, például a leggyakrabban alkalmazott klórozásnál is sokkal környezetbarátabb módon lehet vizet fertőtleníteni.
A biztonságos ivóvíz alapvető fontosságú a közegészségügy szempontjából, és a világ meglehetősen rosszul teljesít, ha erről a feltételről van szó. Napjainkban minden negyedik ember szennyezett vizet fogyaszt, és ez évente kb. 1,2 millió halálesettel hozható összefüggésbe. Az alacsony jövedelmű országokban a halálesetek hat százalékát okozza a nem megfelelően kezelt, így akár súlyos bakteriális fertőzéseket okozó ivóvíz, miközben a világ populációjának ugyanekkora hányada nem fér hozzá fejlett vízvételezési lehetőséghez.
A glóbusz legtöbb állama, így hazánk is, elsősorban klórozással oldja meg az otthonokba vezetett ivóvíz fertőtlenítését, hiszen könnyen kezelhető, hatékony, olcsó és kis mennyiségben teljesen veszélytelen anyag. Egy baj van vele, de az legalább jókora: káros kémiai melléktermékei környezetkárosító hatásúak, ezért folyamatos kutatások tárgya, hogy milyen módszerrel lehetne kiváltani, és az új megoldás elérhető lenne-e a harmadik világ számára.
A Georgiai Technológia Intézet alighanem megtalálta a vízfertőtlenítés Szent Grálját, egy villamosenergia-impulzusokkal működő módszer formájában. A találmányuk nem egyszerűen fertőtleníti a vizet, még csökkenti is a folyamattal járó környezetszennyezést és energiafogyasztást, így összességében a költségeket. Azt állítják, hogy a technológia integrálható tetszőleges elektromos hálózatba, de akkumulátorokról ugyanúgy üzemeltethető.
„Ez egy meglehetősen új fertőtlenítési technológia, és először kis léptékben akarjuk demonstrálni, majd a való világban történő alkalmazását a felhasználási helyhez, illetve a hálózaton kívüli víztisztításhoz alkalmazkodva kifejleszteni” – mondta Xing Xie, az Építő- és Környezetmérnöki Intézet adjunktusa, aki a posztdoktoriját író Ting Wanggal közösen jegyzi a kutatásról írt tanulmányt.
A The Engineer a Nature Water című folyóirat legfrissebb száma nyomán foglalta össze a tudósok eredményeit, de emlékeztetnek: a kutatás nem teljesen forradalmi, hiszen a hagyományos elektromos mezővel történő vízkezelés ma is alkalmazott megoldás. A például élelmiszer-pasztőrözésnél használt módszer eddig azért nem került szóba ivóvíz-fertőtlenítés kapcsán, mert a költségek – jelen formában – túl magasak lennének. Pedig nagyon hatékony lehetne: a vizet és a benne lévő baktériumokat elektromosságnak teszik ki, így a baktériumsejtek membránja ahhoz hasonlóan kezd viselkedni, mint egy áramkör kondenzátora, csak éppen a nanoszekundumos impulzusok nem töltik fel elég gyorsan a membránt ahhoz, hogy a baktériumok el is pusztuljanak.
A tudósok szerint erre egy helyileg felerősített, olyan elektromos mező (LEEFT) lehet a megoldás, ami az elektromosságot közvetlenül eljuttatja a baktériumokhoz. A folyamathoz használt elektródák arany nanotipeket tartalmaznak, amelyek az elektromossághoz csatlakoztatva azonnal koncentrált töltéseket képeznek, így azok sokkal gyorsabban eljutnak a membránhoz, elpusztítva a vízben lévő baktériumokat.
„Meglepő az az ultragyors baktérium-inaktiválás pusztán a nanoszekundumos impulzusok használatával, mert elméletileg a nanoszekundumos impulzusok egyszerűen túl rövidek ahhoz, hogy a hagyományos elektromos mezővel történő kezelés során elpusztítsák a baktériumokat, hiszen a membránnak idő kell a töltéshez” – magyarázta az újítást Wang.
A technológia teszteléséhez egy chip elektróda szélére illesztettek arany nanoszeget, majd a chipet a vízrendszerekben gyakran előforduló Staphylococcus baktériummal fertőzték meg és elkezdték elektromos impulzusokkal bombázni. A reakciót egy mikroszkóp alatt, valós időben figyelték meg, és kiderült, hogy 200 nanoszekundum alatt, centiméterenként 40 kV feszültséggel a baktériumok 95 százaléka elpusztult. A LEEFT összességében nyolcszor alacsonyabb elektromos térerősséggel, egymilliószor rövidebb idő alatt hajtotta végre vízkezelést, mint a ma alkalmazott módszerek.
A megoldás egyszerre csökkenti a víz fertőtlenítéséhez szükséges villamos energia mennyiségét (ami megfizethető higiéniai megoldást jelent) és mutat egy olyan jövő felé, ahol a tiszta víz előállítása jóval kevésbé terheli meg a környezetet.
Gábor János
