ŻElu ze srebrnymi nanocząsteczkami Dezynfekuje wodę za pomocą tylko jednego wyciskania

Po klęskach żywiołowych, szczególnie w czasie powodzi, bezpieczna woda pitna może nie być łatwo dostępna. Teraz naukowcy opracowali tani, lekki materiał, który może dezynfekować wodę w zaledwie pięć minut.

Po zanurzeniu w wodzie zanieczyszczonej bakteriami wywołującymi chorobę, gąbczasty żel wchłania wodę i zabija szkodliwe organizmy w ciągu kilku sekund. Ściskanie żelu powoduje uwolnienie wody pitnej, a materiał powraca do pierwotnego kształtu.

reklamaReklama

Zdolności do zabijania bakterii nowej substancji, opisane w czasopiśmie Environmental Science & Technology, zależą od bardzo małych kawałków srebra, znanych jako nanocząsteczki - wbudowanych w pory żelu.

Nanocząstki srebra są już szeroko stosowane w produktach konsumenckich ze względu na ich właściwości antybakteryjne. Według Agencji Ochrony Środowiska (EPA) obejmuje to pastę do zębów, dezodorant, suplementy diety, odzież i zabawki dla dzieci.

Żel w srebrnej obudowie, idealny do usuwania skutków katastrof

Osadzanie materiałów za pomocą nanocząstek srebra nie jest nową techniką, ale badacze z Singapuru i Stanów Zjednoczonych uderzyli w nową strukturę wsparcia zwaną poli (akrylanu sodu) - szczególnie nadaje się do oczyszczania wody w obszarach katastrofy.

Ogłoszenie

"Akrylany sodu są aerożelami i pochłaniają wodę wiele razy więcej niż ich waga" - mówi Anil K. Karumuri, doktorant w dziedzinie nauki o materiałach i nanotechnologii na Wright State University w Dayton w stanie Ohio.

Oprócz tego, że jest wystarczająco lekki, aby z samolotu spadło, co jest wyraźną zaletą podczas dostarczania trudno dostępnych stref katastrofy - testy w laboratorium wykazały, że 3,5-calowy cylinder ten nabijany srebrem żel może wchłonąć i oczyścić pół litra wody jednym uciskiem.

ReklamaReklama Żel, który może być dostarczany w kieszonkowym etui, może być ponownie użyty ponad 20 razy bez utraty mocy niszczenia bakterii. Co więcej, naukowcy szacują, że żel o rozmiarach osobistych mógłby zostać wyprodukowany za mniej niż 50 centów.

Przezwyciężanie przeszkód w czystej wodzie

Podczas klęski żywiołowej powodzie mogą wyrzucać ludzkie ścieki i odpady zwierzęce do sieci wodociągowej. Te odpady są wypełnione bakteriami, takimi jak Escherichia coli, które mogą powodować biegunkę, ból brzucha i gorączkę. W cięższych przypadkach infekcja bakteryjna może prowadzić do odwodnienia lub niewydolności nerek.

Aby sprawdzić, czy żele mogą pracować na skażonych wodach powodziowych, badacze przetestowali nowy materiał na wodzie splecionej z dwoma potencjalnie szkodliwymi bakteriami - E. coli i Bacillus subtilis. Po 15 sekundach poziom bakterii zmniejszył się do 0.1 procent oryginalnej próbki. Spadło to do miliona, gdy czas oczekiwania został wydłużony do pięciu minut.

Kolejnym wyzwaniem było utrzymanie nanocząsteczek srebra przyczepionych do żelu. W niektórych produktach konsumenckich nanocząstki wymywają się z materiału i mogą być spożywane przez ludzi, co ma nieznany wpływ na zdrowie. Badanie 2013 PLoS ONE wykazało, że małe kawałki srebra z tych produktów mogą również negatywnie wpływać na środowisko.

W nowym materiale srebrne nanocząsteczki przylegają szczelniej do żelu, utrzymując je bezpiecznie z wody pitnej. "W swoich urządzeniach wykazano bardzo minimalną, możliwą do przyjęcia przez straty ilość WHO [Światowej Organizacji Zdrowia] zawartości srebra w uzdatnionej wodzie - srebra nawet po długotrwałym użytkowaniu" - mówi Karumuri.

Podczas gdy żel dobrze działał w laboratorium, nadal musi być testowany szerzej, aby upewnić się, że może zabić rodzaje patogenów - bakterii, wirusów i pasożytów - które zazwyczaj zanieczyszczają źródła wody podczas klęsk żywiołowych. Zespół badawczy już planuje test w terenie w Myanmar.

ReklamaReklama

Inne sposoby oczyszczania zanieczyszczonej wody

Ten nowy żel nie jest jedynym produktem opracowywanym do dezynfekcji wody nanocząsteczkami srebra. Karumuri i jego współpracownicy z Wright State University stosowali podobną metodę do hodowania nanocząstek srebra na piankowym materiale porowatych struktur węglowych. "Te pianki są lżejsze i stosunkowo mocniejsze" - mówi Karumuri. Pozwalają również na dodawanie ciepła i elektryczności, co zwiększa efekt antybiotyczny cząstek srebra.

Ich badania zostały zaprezentowane w artykule z 2013 r. W czasopiśmie Materiały Listy.

Może minąć trochę czasu, zanim którykolwiek z tych srebrnych źródeł wody będzie dostępny po katastrofie. Dopóki nie będą gotowe, ważne jest, aby grać bezpiecznie, jeśli chodzi o wodę pitną.

Ogłoszenie

Oprócz magazynowania wody butelkowanej przed awarią, Centers for Disease Control and Prevention sugeruje, że ludzie używają jednej z tych sprawdzonych metod dezynfekcji wody pitnej:

Zagotuj wodę przez co najmniej jeden minuta (trzy na wyższych wysokościach).
Dodaj środek dezynfekujący, taki jak wybielacz chlorowy, jod lub tabletki z dwutlenkiem chloru.
Filtruj wodę przy użyciu certyfikowanego filtra wody.