Suluhisho la tatizo la maji? Hebu tujifunze kuhusu sanduku la ajabu linalokusanya maji angani! (Teknolojia ya Utakaso wa Maji)

Hebu fikiria, katikati ya jangwa tasa, kulikuwa na sanduku dogo ambalo lingeweza kutengeneza maji safi ya kunywa kutoka hewani. Linasikika kama tukio kutoka kwa filamu ya hadithi za kisayansi, sivyo? Lakini sasa ni ukweli. Leo tunazungumzia baadhi ya teknolojia mpya za kushangaza ambazo zinaweza kutatua mgogoro mkubwa wa maji duniani.

Kulingana na Umoja wa Mataifa, zaidi ya watu bilioni mbili duniani hawana maji salama ya kunywa . Baadhi ya maeneo kwa kawaida yana uhaba wa maji. Na ukame unaosababishwa na mabadiliko ya hali ya hewa umezidisha tatizo hilo. Kwa baadhi ya watu, maji waliyonayo ni machafu, yamejaa vijidudu na kemikali zenye sumu . Kwa baadhi, zote mbili. Kwa hivyo wanasayansi wanapata njia mpya na za kushangaza za kutatua tatizo hili.

Kivunishi cha Jangwani: Sanduku linalotengeneza maji kutoka hewani jangwani

Hewa tunayopumua ina kiasi kikubwa cha mvuke wa maji, ambao hatuwezi kuuona. Hiki ni mojawapo ya vyanzo vikubwa vya maji Duniani.

Profesa Yagi na timu yake wamepata njia mpya ya kutumia rasilimali hii kubwa ya maji isiyoonekana. Wameunganisha molekuli maalum ili kuunda muundo unaofanana na jukwaa. Hizi huitwa mifumo ya metali-kikaboni (MOFs) . Hizi ni vitu vya kushangaza. Kipande cha MOF, kidogo kama mfupa, kina eneo la uso linalofikia viwanja viwili vya mpira wa miguu ukikitandaza.

Waliunda kisanduku cha Plexiglas kilichojazwa nyenzo hii ya MOF. Kisanduku hiki huwaka moto kinapowekwa kwenye mwanga wa jua. MOF ndani ya kisanduku kisha hunyonya hata kiasi kidogo cha mvuke wa maji katika hewa ya jangwa kavu sana. Kisha, mvuke huo wa maji unaofyonzwa hubadilika kuwa kioevu na hukusanywa kama maji safi, yanayoweza kunywa. Kama Profesa Yagi anavyosema, "Hakuna nyenzo nyingine duniani inayoweza kunyonya maji kutoka hewani katika unyevunyevu mdogo kama huo na kuyatoa tena, isipokuwa MOF hii."

Kisanduku kinachotumia nishati ya jua kilichotengenezwa kwa gramu 200 pekee za MOF hii kinaweza kukusanya zaidi ya galoni moja (karibu lita 4.5) za maji kwa siku. Kifaa kinachotumia umeme kinaweza kufanya hivi mfululizo siku nzima.

'Kigunduzi cha Sumu ya Bio-Brain' kinachogundua sumu kwenye maji

Haitoshi maji kuwa safi, yanahitaji pia kuwa salama. Maji yanaweza kuwa na sumu hatari ambazo hatuwezi kuziona au kuzionja. Kwa mfano, arseniki , risasi, na bakteria hatari. Watafiti katika Chuo Kikuu cha Northwestern wanajaribu kutafuta njia rahisi ya kugundua hizi.

Wameomba msaada wa vijidudu kufanya hivi. Vijidudu hivi vina uwezo wa ajabu wa kutambua na kujilinda kutokana na vitu vyenye sumu ndani ya maji. Ni kana kwamba vina 'ubongo wa molekuli ya kijenetiki' maalum kwa kusudi hilo.

Hii inafanyaje kazi?

Kwa ufupi, vijidudu hivi vina aina ya protini inayoitwa biosensors katika miili yao. Wakati kuna dutu yenye sumu ndani ya maji, kwa mfano, risasi, biosensor hii huenda na kushikamana na molekuli hizo za risasi. Kisha jeni fulani katika mwili wa vijidudu hivyo huamilishwa, na risasi hiyo hutolewa nje ya mwili.

Walichofanya watafiti ni kuchukua vihisi hivi vya kibiolojia na kurekebisha kidogo muundo wao wa DNA . Kwa kuvirekebisha, waliwasha jeni ambalo lingetoa mwanga (mng'ao) badala ya jeni ambalo lingetoa sumu linapowekwa kwenye sumu kama risasi.

Kwa hivyo kinachotokea sasa ni kwamba, unapoongeza protini hizi zilizobadilishwa DNA kwenye sampuli ya maji, ikiwa kuna sumu ndani ya maji hayo, huanza kung'aa. Kadiri sumu ndani ya maji inavyoongezeka, ndivyo inavyong'aa zaidi. Ni kama uchawi!

Muhtasari wa teknolojia za kisasa

Baadhi ya teknolojia hizi za kisasa ambazo zimeibuka kama suluhisho la mgogoro wa maji duniani zimefupishwa katika jedwali lifuatalo.

Suluhisho zingine za kushangaza

Mashine ya klorini ambayo haiachi nafasi ya makosa

Klorini ni dawa yenye nguvu ya kuua vijidudu inayoua vijidudu vilivyomo kwenye maji. Lakini inaweza kuwa vigumu kutumia ipasavyo. Unapoongeza vidonge vya klorini, wakati mwingine unaweza kuishia na vingi sana au vichache sana. Kama suluhisho, watafiti katika Taasisi ya Mazingira ya Tufts wameunda kifaa rahisi kinachofanya kazi bila umeme .

Ina sehemu mbili. Kisanduku kidogo ambacho kimeunganishwa kwenye ncha ya bomba la maji, na tanki lililojazwa klorini kioevu. Maji yanapopita kwa kasi kupitia bomba, tofauti ya shinikizo huundwa ndani ya kisanduku hiki kidogo. Hii inaitwa athari ya Venturi . Kutokana na tofauti hii ya shinikizo, kiasi sahihi cha klorini hutolewa kiotomatiki kutoka kwenye tanki la klorini na kuchanganywa na maji. Kwa njia hii, maji huwa safi kila wakati, bila kosa lolote la kibinadamu.

Njia ya kuondoa risasi kwa maji 'yanayoshtua'

Kutokana na mgogoro mkubwa wa kiafya unaosababishwa na risasi katika usambazaji wa maji wa jiji la Flint nchini Marekani, kundi la wanasayansi katika Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts (MIT) lilibuni mbinu mpya ya kuondoa metali nzito kutoka kwa maji.

Walitumia mbinu inayoitwa 'shock electrodialysis' . Hii inahusisha kutumia umeme kutenganisha uchafu ulio kwenye maji. Risasi ni dutu ngumu sana kutoa kutoka kwa maji kwa sababu inaweza kushikamana na kuta za vifaa kwa njia zingine. Lakini mbinu hii inaweza kuondoa 95% ya risasi bila kuondoa madini muhimu kama vile sodiamu kutoka kwa maji. Hii husafisha maji na kuacha madini ambayo mwili unahitaji.

Teknolojia hizi zote zinaonyesha nguvu ya sayansi na uvumbuzi katika kushughulikia moja ya changamoto kubwa zinazowakabili wanadamu, mgogoro wa maji. Hizi zitasaidia sana katika kuwaokoa watu kutokana na magonjwa yanayosababishwa na maji machafu na kujenga mustakabali mzuri. Kwa hivyo, ni wajibu wetu kuelewa jinsi maji yalivyo ya thamani na kuyatumia kwa kiasi.

Utakaso wa maji, maji safi, teknolojia ya maji, ukame, uhaba wa maji, uvumbuzi wa kisayansi, MOF