تصور کنید، در وسط یک بیابان خشک و بیآب و علف، جعبه کوچکی وجود دارد که میتواند از هوا آب آشامیدنی تمیز تهیه کند. شبیه صحنهای از یک فیلم علمی تخیلی به نظر میرسد، اینطور نیست؟ اما اکنون این یک واقعیت است. امروز ما در مورد برخی از شگفتانگیزترین فناوریهای جدید صحبت میکنیم که میتوانند بحران وخیم آب جهان را حل کنند.
طبق گزارش سازمان ملل متحد، بیش از دو میلیارد نفر در جهان به آب آشامیدنی سالم دسترسی ندارند. برخی مناطق به طور طبیعی با کمبود آب مواجه هستند. و خشکسالیهای ناشی از تغییرات اقلیمی این مشکل را تشدید کرده است. برای برخی از مردم، آبی که در اختیار دارند کثیف، پر از میکروب و مواد شیمیایی سمی است. برای برخی، هر دو. بنابراین دانشمندان در حال یافتن راههای جدید و شگفتانگیزی برای حل این مشکل هستند.
دستگاه برداشت آب در بیابان: جعبهای که در بیابان از هوا آب تولید میکند
هوایی که تنفس میکنیم حاوی مقدار زیادی بخار آب است که نمیتوانیم آن را ببینیم. این یکی از بزرگترین منابع آب روی زمین است.
به گفته عمر ام. یاغی، استاد دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، با استفاده از مقدار بسیار کمی بخار آب موجود در جو، کمتر از ۰.۰۰۱٪، میتوانیم روزانه ۵۰ لیتر آب برای هر فرد روی کره زمین فراهم کنیم.
پروفسور یاگی و تیمش روش جدیدی برای مهار این منبع عظیم و نامرئی آب پیدا کردهاند. آنها مولکولهای خاصی را برای ایجاد ساختاری داربستمانند ترکیب کردهاند. این ساختارها چارچوبهای فلزی-آلی (MOF) نامیده میشوند. اینها چیزهای شگفتانگیزی هستند. یک تکه MOF، به کوچکی یک استخوان، اگر آن را پخش کنید، مساحت سطحی به بزرگی دو زمین فوتبال دارد.
آنها یک جعبه پلکسی گلاس پر از این ماده MOF ساختند. این جعبه در معرض نور خورشید گرم میشود. سپس MOF داخل جعبه حتی کوچکترین مقدار بخار آب موجود در هوای یک بیابان بسیار خشک را جذب میکند. سپس، آن بخار آب جذب شده به مایع تبدیل شده و به عنوان آب تمیز و قابل آشامیدن جمعآوری میشود. همانطور که پروفسور یاگی میگوید، "هیچ ماده دیگری در جهان وجود ندارد که بتواند آب را از هوا در چنین رطوبت پایینی جذب کرده و دوباره آن را آزاد کند، به جز این MOF."
یک جعبه خورشیدی که تنها با ۲۰۰ گرم از این MOF ساخته شده است، میتواند روزانه بیش از یک گالن (نزدیک به ۴.۵ لیتر) آب جمعآوری کند. یک مدل برقی میتواند این کار را به طور مداوم در تمام طول روز انجام دهد.
یک «شناساگر سم زیستی-مغزی» که سموم موجود در آب را تشخیص میدهد
کافی نیست که آب تمیز باشد، بلکه باید ایمن نیز باشد. آب میتواند حاوی سموم خطرناکی باشد که ما نمیتوانیم آنها را ببینیم یا بچشیم. به عنوان مثال، آرسنیک ، سرب و باکتریهای خطرناک. محققان دانشگاه نورث وسترن در تلاشند تا راهی آسان برای تشخیص این موارد پیدا کنند.
آنها برای انجام این کار از میکروارگانیسمها کمک گرفتهاند. این میکروارگانیسمها توانایی شگفتانگیزی در تشخیص و محافظت از خود در برابر مواد سمی موجود در آب دارند. گویی آنها یک «مغز مولکولی ژنتیکی» تخصصی برای همین منظور دارند.
این چطور کار میکند؟
به عبارت ساده، این میکروارگانیسمها نوعی پروتئین به نام حسگرهای زیستی در بدن خود دارند. وقتی ماده سمی در آب وجود دارد، مثلاً سرب، این حسگر زیستی به آن مولکولهای سرب متصل میشود. سپس یک ژن خاص در بدن آن میکروارگانیسم فعال میشود و آن سرب از بدن خارج میشود.
کاری که محققان انجام دادند این بود که این حسگرهای زیستی را برداشتند و ساختار DNA آنها را کمی تغییر دادند. با تغییر آن، ژنی را فعال کردند که به جای ژنی که هنگام قرار گرفتن در معرض سمی مانند سرب، سم منتشر میکرد، نور (درخشش) ساطع میکرد .
خب، اتفاقی که الان میافتد این است که وقتی این پروتئینهای اصلاحشده با DNA را به یک نمونه آب اضافه میکنید، اگر سمی در آن آب وجود داشته باشد، شروع به درخشیدن میکند. هر چه سم موجود در آب بیشتر شود، بیشتر میدرخشد. مثل جادو است!
خلاصهای از فناوریهای مدرن
برخی از این فناوریهای مدرن که به عنوان راهحلهایی برای بحران آب جهان مطرح شدهاند، در جدول زیر خلاصه شدهاند.
| فناوری | چگونه کار میکند؟ | مزیت کلیدی |
|---|---|---|
| برداشت کننده کویر | استفاده از چارچوبهای فلزی-آلی (MOFs) برای جذب بخار آب حتی از هوای بسیار خشک و تولید آب خالص. | آب را میتوان در هر جایی، بدون برق یا زیرساختهای بزرگ، تولید کرد. |
| آشکارساز سم زیستی-مغزی | حسگرهای زیستی میکروارگانیسمهای اصلاحشده ژنتیکی در حضور سموم موجود در آب میدرخشند. | توانایی آزمایش سریع و آسان ایمنی آب. |
| دستگاه کلرزن ضد خطا | بدون برق، با استفاده از اثر ونتوری، مقدار صحیح کلر را به طور خودکار در آب مخلوط کنید. | خطای انسانی را به حداقل برسانید و آب را مرتباً ضدعفونی کنید. |
| شوک درمانی با آب | حذف فلزات سنگین مانند سرب از آب از طریق الکترودیالیز شوکی. | فقط فلزات سنگین مضر را میتوان بدون حذف مواد معدنی ضروری از آب حذف کرد. |
چند راه حل شگفت انگیز دیگر
دستگاه کلرزنی که جایی برای خطا باقی نمیگذارد
کلر یک ضدعفونیکننده قوی است که میکروبهای موجود در آب را از بین میبرد. اما استفاده صحیح از آن میتواند دشوار باشد. وقتی قرصهای کلر را اضافه میکنید، گاهی اوقات ممکن است مقدار کلر خیلی زیاد یا خیلی کم باشد. به عنوان یک راه حل، محققان موسسه محیط زیست تافتس دستگاه سادهای را توسعه دادهاند که بدون برق کار میکند.
این دستگاه از دو بخش تشکیل شده است. یک جعبه کوچک که به انتهای لوله آب متصل است و یک مخزن پر از کلر مایع. وقتی آب به سرعت از طریق لوله جریان مییابد، اختلاف فشاری در داخل این جعبه کوچک ایجاد میشود. به این پدیده اثر ونتوری میگویند. به دلیل این اختلاف فشار، مقدار مناسب کلر به طور خودکار از مخزن کلر کشیده شده و با آب مخلوط میشود. به این ترتیب، آب همیشه تمیز و بدون هیچ خطای انسانی است.
روشی برای حذف سرب با شوک دادن به آب
با توجه به بحران شدید سلامتی ناشی از سرب در سیستم آبرسانی شهر آمریکایی فلینت، گروهی از دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) روش جدیدی را برای حذف فلزات سنگین از آب ابداع کردند.
آنها از تکنیکی به نام «الکترودیالیز شوکی» استفاده کردند. این تکنیک شامل استفاده از الکتریسیته برای جداسازی ناخالصیهای آب است. حذف سرب از آب بسیار دشوار است زیرا میتواند به روشهای دیگر به دیوارههای تجهیزات بچسبد. اما این تکنیک میتواند ۹۵٪ سرب را بدون حذف مواد معدنی ضروری مانند سدیم از آب حذف کند. این روش آب را تصفیه میکند و مواد معدنی مورد نیاز بدن را باقی میگذارد.
همه این فناوریها قدرت علم و نوآوری را در پرداختن به یکی از بزرگترین چالشهای پیش روی بشریت، یعنی بحران آب، نشان میدهند. این فناوریها در نجات مردم از بیماریهای ناشی از آب آلوده و ساختن آیندهای سالم، بسیار مؤثر خواهند بود. بنابراین، وظیفه ماست که بدانیم آب چقدر ارزشمند است و در مصرف آن صرفهجویی کنیم.
پیام مفید برای خانه
- بخش بزرگی از جمعیت جهان بدون دسترسی به آب آشامیدنی سالم با مشکلات شدیدی روبرو هستند. این یک بحران جدی بهداشت جهانی است.
- دانشمندان اکنون فناوریهای جدید و شگفتانگیزی مانند تولید آب از هوا، تشخیص آسان سموم در آب و تصفیه آب بدون برق را کشف کردهاند.
- نمونههایی از این موارد شامل فناوریهایی مانند چارچوبهای فلزی-آلی (MOFs)، حسگرهای زیستی و الکترودیالیز شوکی است.
- این اکتشافات جدید امید زیادی برای محافظت از سلامت مردم در سراسر جهان و جلوگیری از بیماریهایی که از طریق آب کثیف شیوع پیدا میکنند، ایجاد میکند.
- اگر به دلیل نوشیدن آب آلوده علائمی در شما ایجاد شد، فوراً برای مشاوره به پزشک مراجعه کنید.
تصفیه آب، آب پاک، فناوری آب، خشکسالی، کمبود آب، اکتشافات علمی، MOF
💬 අදහස් (0)
තවමත් කිසිදු අදහසක් පළ කර නොමැත. ඔබේ අදහස පළමු වරට මෙහි එක් කරන්න.
ඔබේ අදහස එක් කරන්න