Капсула за $25 очищає воду без хімії та батарей: винахід, який може змінити допомогу під час катастроф.
Група міжнародних науковців створила невеликий пристрій, який може стати справжнім проривом у сфері доступу до безпечної питної води. Портативна капсула здатна самостійно знезаражувати воду без використання хімічних реагентів, акумуляторів чи зовнішнього джерела живлення.
Для запуску системи достатньо лише кілька секунд потрясти пристрій, після чого опустити його у водойму. Капсула аналізує воду, визначає рівень потенційного забруднення, а потім самостійно запускає процес знищення небезпечних мікроорганізмів.
За оцінками розробників, вартість виробництва такого пристрою може становити менше 25 доларів. Це робить його потенційно доступним для використання у віддалених районах, під час природних катастроф або гуманітарних криз.
Три секунди руху запускають складну технологію
На перший погляд пристрій здається простим пластиковим контейнером, однак всередині прихована складна система, яка поєднує кілька сучасних технологій. Після струшування всередині капсули рухається маленький магніт через мідну котушку. Цей механізм працює як мініатюрний генератор і виробляє достатньо енергії для живлення сенсора та електричного поля.
Далі пристрій бере невелику пробу води та аналізує її склад. Він вимірює кількість розчинених речовин — переважно солей і мінералів, які можуть свідчити про можливе хімічне забруднення.
Якщо рівень загального вмісту розчинених речовин не перевищує 250 міліграмів на літр, система визначає воду як придатну для подальшого очищення. Однак важливо, що капсула не є універсальним фільтром. Вона не може видалити небезпечні хімічні речовини, наприклад миш’як, промислові токсини чи пестициди. Її головне завдання — боротьба з мікроорганізмами.
Вода очищується завдяки електричному ефекту
Після перевірки якості води починається другий етап. Капсулу залишають плавати у водоймі. Коли хвилі рухають воду навколо її поверхні, виникає невеликий електростатичний заряд — подібний до того, який утворюється, якщо потерти повітряну кульку об тканину.
Зовнішня поверхня пристрою покрита мікроскопічними полімерними нанострижнями. Їхні крихітні кінчики концентрують електричний заряд у дуже малих ділянках, створюючи сильне локальне електричне поле.
Цього достатньо, щоб пошкоджувати клітинні мембрани бактерій і руйнувати їх. Цей процес називається електропорацією — методом, який уже відомий у біотехнологіях, але тепер його вдалося застосувати для автономного очищення води.
Одна капсула може очистити сотні літрів води
Під час лабораторних випробувань пристрій успішно знищував такі мікроорганізми, як кишкова паличка (E. coli), Bacillus subtilis та вірусні частинки, які використовують для тестування ефективності очищення.
Один літр води капсула очищувала приблизно за 20 хвилин. Для деяких бактерій процес тривав близько 25 хвилин. У реальних зразках води з річок і озер повне знезараження відбувалося приблизно за пів години.
При очищенні більшої кількості води результати також були обнадійливими: чотири літри річкової води пристрій зміг зробити безпечними приблизно за 52 хвилини. Під час випробувань капсула зберігала ефективність після 120 циклів використання. Це означає, що один пристрій потенційно може очистити близько 480 літрів води.
Рішення для мільярдів людей без доступу до чистої води
За даними міжнародних організацій, понад два мільярди людей у світі не мають стабільного доступу до безпечної питної води. Особливо гостро проблема проявляється під час землетрусів, повеней, воєн або інших надзвичайних ситуацій, коли звичайна інфраструктура очищення води руйнується.
Сьогодні у таких умовах часто використовують кип’ятіння, таблетки з хлором або переносні фільтри. Але кожен із цих методів має недоліки.
Кип’ятіння потребує палива, яке може бути недоступним у кризових регіонах. Хімічні таблетки можуть змінювати смак води й не завжди працюють ефективно. Фільтри мають обмежений ресурс, можуть забиватися та потребують обслуговування.
Нова капсула пропонує інший підхід — автономне очищення без витратних матеріалів і складної інфраструктури.
Від лабораторії до реального світу
Розробкою займалася міжнародна команда науковців під керівництвом професора Сан-Ву Кім з Yonsei University за участю дослідників із Korea Institute of Science and Technology, University of Bath та Renmin University of China.
Результати роботи були опубліковані у науковому журналі Nature Water.
Наразі технологія ще потребує подальших випробувань і масштабування виробництва. Проте її головна перевага вже очевидна: простий пристрій може перетворити забруднену природну воду на безпечне джерело пиття без електрики, хімікатів і складного обладнання. У світі, де доступ до чистої води залишається однією з найбільших глобальних проблем, така маленька капсула може мати величезне значення.