Lausn á vatnsvandanum? Við skulum læra um undarlegan kassa sem safnar vatni á himninum! (Vatnshreinsunartækni)

Ímyndaðu þér, mitt í hrjóstrugri eyðimörk, væri lítill kassi sem gæti búið til hreint drykkjarvatn úr lofti. Það hljómar eins og atriði úr vísindaskáldsögumynd, er það ekki? En það er nú orðið að veruleika. Í dag erum við að ræða um nokkrar af ótrúlegustu nýju tækni sem gætu leyst alvarlega vatnskreppu heimsins.

Samkvæmt Sameinuðu þjóðunum hafa meira en tveir milljarðar manna í heiminum ekki aðgang að öruggu drykkjarvatni . Sum svæði eru náttúrulega vatnsskortur. Og þurrkar af völdum loftslagsbreytinga hafa aukið vandamálið. Fyrir suma er vatnið sem þeir hafa óhreint, fullt af sýklum og eitruðum efnum . Fyrir suma, báðum. Þess vegna eru vísindamenn að finna nýjar, óvæntar leiðir til að leysa þetta vandamál.

Eyðimerkuruppskerutæki: Kassi sem býr til vatn úr lofti í eyðimörkinni

Loftið sem við öndum að okkur inniheldur mikið magn af vatnsgufu sem við sjáum ekki. Þetta er ein stærsta vatnsuppspretta jarðar.

Prófessor Yagi og teymi hans hafa fundið nýstárlega leið til að virkja þessa miklu, ósýnilegu vatnsauðlind. Þeir hafa sameinað sérstakar sameindir til að búa til uppbyggingu sem líkist grindverki. Þetta kallast málm-lífræn grindverk (MOF) . Þetta eru ótrúlegir hlutir. Bútur af MOF, jafn lítill og bein, hefur yfirborðsflatarmál sem er jafn stórt og tveir fótboltavellir ef hann er breiður út.

Þeir bjuggu til plexiglerkassa fylltan með þessu MOF-efni. Þessi kassi hitnar þegar hann kemst í sólarljós. MOF-ið inni í kassanum gleypir síðan jafnvel minnsta magn af vatnsgufu úr loftinu í mjög þurri eyðimörk. Síðan breytist sú frásogaða vatnsgufa í vökva og safnast fyrir sem hreint, drykkjarhæft vatn. Eins og prófessor Yagi segir: „Það er ekkert annað efni í heiminum sem getur tekið í sig vatn úr loftinu við svona lágan raka og losað það aftur, nema þetta MOF.“

Sólarknúinn kassi, búinn til með aðeins 200 grömmum af þessu MOF, getur safnað meira en gallon (næstum 4,5 lítrum) af vatni á dag. Rafknúinn líkan getur gert þetta samfellt allan daginn.

„Líffræðilegur eiturefnaskynjari fyrir heila“ sem greinir eiturefni í vatni

Það er ekki nóg að vatn sé hreint, það þarf líka að vera öruggt. Vatn getur innihaldið hættuleg eiturefni sem við sjáum ekki eða finnum fyrir bragði. Til dæmis arsen , blý og hættulegar bakteríur . Rannsakendur við Northwestern-háskóla eru að reyna að finna auðvelda leið til að greina þetta.

Þeir hafa fengið örverur til liðs við sig til að gera þetta. Þessar örverur hafa ótrúlega hæfileika til að þekkja og vernda sig fyrir eitruðum efnum í vatninu. Það er eins og þær hafi sérhæfðan „erfðafræðilegan sameindaheila“ einmitt í þeim tilgangi.

Hvernig virkar þetta?

Einfaldlega sagt, þessar örverur hafa tegund af próteini sem kallast líffræðilegir skynjarar í líkama sínum. Þegar eitrað efni er í vatninu, til dæmis blý, þá festist þessi líffræðilegi skynjari við þessar blýsameindir. Þá virkjast ákveðið gen í líkama þeirrar örveru og blýið er dælt út úr líkamanum.

Það sem vísindamennirnir gerðu var að taka þessa líffræðilegu skynjara og breyta DNA- byggingu þeirra örlítið. Með því að breyta því virkjaðu þeir gen sem myndi gefa frá sér ljós (glóa) í stað þess gens sem myndi gefa frá sér eitur þegar það yrði útsett fyrir eitri eins og blýi.

Það sem gerist núna er að þegar þessum DNA-breyttu próteinum er bætt við vatnssýni, ef það er eiturefni í því vatni, þá byrjar það að glóa. Því meira sem eiturefnið eykst í vatninu, því meira glóar það. Það er eins og galdur!

Yfirlit yfir nútíma tækni

Sumar af þessum nútímatækni sem hafa komið fram sem lausnir á vatnskreppunni í heiminum eru teknar saman í töflunni hér að neðan.

Nokkrar fleiri óvæntar lausnir

Klórvélin sem skilur ekkert svigrúm fyrir mistök

Klór er öflugt sótthreinsiefni sem drepur bakteríur í vatni. En það getur verið erfitt að nota það rétt. Þegar klórtöflur eru settar í vatnið getur það stundum endað með of miklu eða of litlu magni. Sem lausn hafa vísindamenn við Tufts Institute of the Environment þróað einfalt tæki sem virkar án rafmagns .

Það samanstendur af tveimur hlutum. Lítlum kassa sem er festur við enda vatnspípunnar og tanki fylltum með fljótandi klóri. Þegar vatn rennur hratt í gegnum rörið myndast þrýstingsmunur inni í þessum litla kassa. Þetta kallast Venturi-áhrif . Vegna þessa þrýstingsmunar er rétt magn af klóri sjálfkrafa dregið úr klórtankinum og blandað við vatnið. Þannig er vatnið alltaf hreint, án nokkurra mannlegra mistaka.

Aðferð til að fjarlægja blý með því að „sjokkera“ vatn

Vegna alvarlegrar heilsufarskreppu sem blý hefur valdið í vatnsveitu bandarísku borgarinnar Flint, þróaði hópur vísindamanna við Tækniháskólann í Massachusetts (MIT) nýja aðferð til að fjarlægja þungmálma úr vatni.

Þeir notuðu tækni sem kallast „höggrafskiljun“ . Þetta felur í sér að rafmagn er notað til að aðskilja óhreinindi í vatni. Blý er mjög erfitt efni að fjarlægja úr vatni því það getur fest sig við veggi búnaðar á annan hátt. En þessi tækni getur fjarlægt 95% af blýinu án þess að fjarlægja nauðsynleg steinefni eins og natríum úr vatninu. Þetta hreinsar vatnið og skilur eftir steinefni sem líkaminn þarfnast.

Öll þessi tækni sýnir fram á kraft vísinda og nýsköpunar í að takast á við eina stærstu áskorun sem mannkynið stendur frammi fyrir, vatnskreppuna. Þetta mun hjálpa fólki mikið til við að bjarga sjúkdómum af völdum óhreins vatns og byggja upp heilbrigða framtíð. Þess vegna er það skylda okkar að skilja hversu dýrmætt vatn er og nota það sparlega.

Vatnshreinsun, hreint vatn, vatnstækni, þurrkar, vatnsskortur, vísindalegar uppgötvanir, MOF