ทางออกของปัญหาน้ำ? มาเรียนรู้เกี่ยวกับกล่องประหลาดที่เก็บน้ำจากบนฟ้ากัน! (เทคโนโลยีการทำน้ำให้บริสุทธิ์)

ลองจินตนาการถึงภาพกลางทะเลทรายที่แห้งแล้ง มีกล่องเล็กๆ ที่สามารถผลิต น้ำดื่ม สะอาดจากอากาศได้ ฟังดูเหมือนฉากในภาพยนตร์วิทยาศาสตร์ใช่ไหม? แต่ตอนนี้มันกลายเป็นความจริงแล้ว วันนี้เราจะมาพูดถึงเทคโนโลยีใหม่ที่น่าทึ่งที่สุดบางส่วนที่อาจช่วยแก้ปัญหาวิกฤตน้ำที่ร้ายแรงของโลกได้

ตามรายงานขององค์การสหประชาชาติ ประชากรโลกกว่าสองพันล้านคนไม่สามารถเข้าถึง น้ำดื่ม ที่ปลอดภัยได้ บางพื้นที่ประสบปัญหาขาดแคลนน้ำตามธรรมชาติ และภัยแล้งที่เกิดจาก การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ได้ทำให้ปัญหานี้รุนแรงขึ้น สำหรับบางคน น้ำที่พวกเขามีอยู่ก็สกปรก เต็มไปด้วย เชื้อโรค และ สารเคมี ที่เป็นพิษ สำหรับบางคนก็เป็นทั้งสองอย่าง ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงกำลังค้นหาวิธีการใหม่ๆ ที่น่าประหลาดใจในการแก้ปัญหานี้

เครื่องเก็บเกี่ยวในทะเลทราย: กล่องที่สร้างน้ำจากอากาศในทะเลทราย

อากาศที่เราหายใจเข้าไปนั้นมีไอน้ำอยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งเรามองไม่เห็น ไอน้ำนี้จึงเป็นแหล่งน้ำที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งบนโลก

ศาสตราจารย์ยากิและทีมงานได้ค้นพบวิธีใหม่ในการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรน้ำที่มองไม่เห็นและมีอยู่มากมาย พวกเขาได้รวมโมเลกุลพิเศษเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครงสร้างคล้ายโครงร่าง ซึ่งเรียกว่า โครงร่างโลหะอินทรีย์ (MOFs) สิ่งเหล่านี้ช่างน่าทึ่งมาก ชิ้นส่วนของ MOF ที่มีขนาดเล็กเท่ากระดูก จะมีพื้นที่ผิว มากถึงขนาดสนามฟุตบอลสองสนาม หากนำมาแผ่ออก

พวกเขาได้สร้างกล่องอะคริลิกใสที่บรรจุวัสดุ MOF ไว้ภายใน กล่องนี้จะร้อนขึ้นเมื่อสัมผัสกับแสงแดด จากนั้น MOF ที่อยู่ภายในกล่องจะดูดซับไอน้ำแม้เพียงเล็กน้อยในอากาศของทะเลทรายที่แห้งแล้งมาก ไอน้ำที่ถูกดูดซับจะเปลี่ยนเป็นของเหลวและถูกเก็บรวบรวมเป็นน้ำสะอาดที่สามารถดื่มได้ ดังที่ศาสตราจารย์ยากิกล่าวว่า “ไม่มีวัสดุอื่นใดในโลกที่สามารถดูดซับน้ำจากอากาศที่มีความชื้นต่ำเช่นนี้และปล่อยออกมาได้อีกครั้ง ยกเว้น MOF นี้”

กล่องพลังงานแสงอาทิตย์ที่ทำจาก MOF เพียง 200 กรัม สามารถเก็บน้ำได้มากกว่าหนึ่งแกลลอน (เกือบ 4.5 ลิตร) ต่อวัน ส่วนรุ่นที่ใช้พลังงานไฟฟ้าสามารถทำเช่นนี้ได้อย่างต่อเนื่องตลอดทั้งวัน

'เครื่องตรวจจับสารพิษในสมอง' ที่ตรวจจับสารพิษในน้ำ

น้ำต้องสะอาดและปลอดภัยด้วย เพราะน้ำอาจมีสารพิษอันตรายที่เรามองไม่เห็นหรือชิมไม่ได้ เช่น สารหนู ตะกั่ว และ แบคทีเรีย อันตราย นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์นกำลังพยายามหาวิธีตรวจจับสารเหล่านี้ได้ง่ายๆ

พวกเขาได้ขอความช่วยเหลือจากจุลินทรีย์เพื่อทำเช่นนี้ จุลินทรีย์เหล่านี้มีความสามารถที่น่าทึ่งในการจดจำและปกป้องตัวเองจากสารพิษในน้ำ ราวกับว่าพวกมันมี 'สมองโมเลกุลทางพันธุกรรม' พิเศษเพื่อจุดประสงค์นั้นโดยเฉพาะ

วิธีการทำงานเป็น อย่างไร ?

กล่าวโดยสรุป จุลินทรีย์เหล่านี้มีโปรตีนชนิดหนึ่งที่เรียกว่า ไบโอเซนเซอร์ อยู่ในร่างกาย เมื่อมีสารพิษในน้ำ เช่น ตะกั่ว ไบโอเซนเซอร์นี้จะไปจับกับโมเลกุลของตะกั่ว จากนั้นยีนบางตัวในร่างกายของจุลินทรีย์นั้นจะถูกกระตุ้น และตะกั่วก็จะถูกขับออกจากร่างกาย

สิ่งที่นักวิจัยทำคือการนำไบโอเซนเซอร์เหล่านี้มาดัดแปลงโครงสร้าง ดีเอ็นเอ เล็กน้อย โดยการดัดแปลงนั้น พวกเขาได้เปิดใช้งาน ยีนที่ปล่อยแสง (เรืองแสง) แทนที่จะเป็นยีนที่ปล่อยสารพิษเมื่อสัมผัสกับสารพิษเช่นตะกั่ว

สิ่งที่เกิดขึ้นตอนนี้ก็คือ เมื่อคุณเติมโปรตีนที่ดัดแปลงดีเอ็นเอเหล่านี้ลงในตัวอย่างน้ำ หากมีสารพิษอยู่ในน้ำนั้น โปรตีนก็จะเริ่มเรืองแสง ยิ่งปริมาณสารพิษในน้ำเพิ่มมากขึ้นเท่าไหร่ ก็ยิ่งเรืองแสงมากขึ้นเท่านั้น มันเหมือนเวทมนตร์เลย!

บทสรุปของเทคโนโลยีสมัยใหม่

เทคโนโลยีสมัยใหม่บางส่วนที่เกิดขึ้นเพื่อแก้ปัญหาวิกฤตน้ำของโลกนั้น สรุปไว้ในตารางด้านล่างนี้

วิธีแก้ปัญหาที่น่าประหลาดใจยิ่งกว่านี้อีกบางส่วน

เครื่องผลิตคลอรีนที่ไร้ที่ว่างให้เกิดความผิดพลาด

คลอรีนเป็นสารฆ่าเชื้อที่มีประสิทธิภาพสูง สามารถฆ่าเชื้อโรคในน้ำได้ แต่การใช้งานอย่างถูกต้องอาจยุ่งยาก บางครั้งเมื่อเติมเม็ดคลอรีนลงไป อาจใส่มากเกินไปหรือน้อยเกินไป เพื่อแก้ปัญหานี้ นักวิจัยจากสถาบันสิ่งแวดล้อมทัฟส์จึงได้พัฒนาอุปกรณ์อย่างง่ายที่ทำงานได้โดยไม่ต้องใช้ ไฟฟ้า

อุปกรณ์นี้ประกอบด้วยสองส่วน คือ กล่องขนาดเล็กที่ติดอยู่กับปลายท่อน้ำ และถังที่บรรจุคลอรีนเหลว เมื่อน้ำไหลผ่านท่ออย่างรวดเร็ว จะเกิดความแตกต่างของความดันภายในกล่องขนาดเล็กนี้ ซึ่งเรียกว่า ปรากฏการณ์เวนทูริ เนื่องจากความแตกต่างของความดันนี้ คลอรีนในปริมาณที่เหมาะสมจะถูกดึงจากถังคลอรีนและผสมกับน้ำโดยอัตโนมัติ ด้วยวิธีนี้ น้ำจึงสะอาดอยู่เสมอโดยปราศจากความผิดพลาดจากมนุษย์

วิธีการกำจัดตะกั่วโดยการ "ช็อก" น้ำ

เนื่องจากวิกฤตสุขภาพร้ายแรงที่เกิดจากสารตะกั่วในน้ำประปาของเมืองฟลินต์ ประเทศสหรัฐอเมริกา กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) จึงได้พัฒนากระบวนการใหม่ในการกำจัดโลหะหนักออกจากน้ำ

พวกเขาใช้วิธีการที่เรียกว่า 'การแยกสารด้วยไฟฟ้าแบบช็อก' ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้ไฟฟ้าเพื่อแยกสิ่งเจือปนในน้ำ ตะกั่วเป็นสารที่กำจัดออกจากน้ำได้ยากมาก เพราะมันสามารถเกาะติดกับผนังของอุปกรณ์ได้ด้วยวิธีอื่นๆ แต่เทคนิคนี้สามารถกำจัด ตะกั่วได้ถึง 95% โดยไม่กำจัดแร่ธาตุที่จำเป็น เช่น โซเดียม ออกจากน้ำ ทำให้ได้น้ำที่บริสุทธิ์และคงไว้ซึ่งแร่ธาตุที่ร่างกายต้องการ

เทคโนโลยีทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นถึงพลังของวิทยาศาสตร์และนวัตกรรมในการแก้ไขปัญหาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดอย่างหนึ่งที่มนุษยชาติกำลังเผชิญอยู่ นั่นคือวิกฤตการณ์น้ำ สิ่งเหล่านี้จะช่วยปกป้องผู้คนจากโรคภัยไข้เจ็บที่เกิดจากน้ำสกปรกและสร้างอนาคตที่ยั่งยืน ดังนั้นจึงเป็นหน้าที่ของเราที่จะต้องเข้าใจว่าน้ำมีค่าเพียงใดและใช้น้ำอย่างประหยัด

การบำบัดน้ำ, น้ำสะอาด, เทคโนโลยีเกี่ยวกับน้ำ, ภัยแล้ง, การขาดแคลนน้ำ, การค้นพบทางวิทยาศาสตร์, กระทรวงการคลัง