Historický průlom ve vědě: byl vytvořen systém, který za 40 minut odstraní 99,9 % bakterií z vody

Přibližně 4,4 miliardy lidí na světě nemají bezpečný přístup k pitné vodě. Tento tichý, ale trvalý deficit zhoršuje šíření nemocí a omezuje rozvoj milionů komunit. V této souvislosti se hledání účinných metododstraňování bakterií z vody stává prioritou pro vědu.

Tradiční dezinfekce obvykle závisí na vodárnách, chemických filtrech nebo elektrické energii. V mnoha venkovských, odlehlých nebo přírodními katastrofami postižených oblastech jsou však tyto systémy nevhodné kvůli jejich ceně nebo nedostatečné infrastruktuře. Odtud plyne význam technologie, která je schopna čistit vodu bez velkých nákladů.

Jak funguje nový systém, který za krátkou dobu odstraní 99,9 % bakterií z vody?

Tým z Univerzity Sun Yat-sen vyvinul samoplavné fotokatalytické fólie vyrobené z konjugovaného polymerního materiálu s názvem Cz-AQ.

Ve studii zveřejněné v časopise Nature Water se uvádí, že materiál lze opakovaně použít více než 50krát bez ztráty účinnosti, což z něj činí ekonomickou a udržitelnou alternativu k jiným metodám čištění.

Tento fotokatalyzátor generuje kyslíkové organické radikály, známé jako OCOR, které si dokážou zachovat svou aktivitu po dobu téměř 14 minut, což je výjimečný ukazatel ve srovnání s běžnými radikály, které zmizí během zlomku sekundy.

Díky této stabilitě systém zajišťuje hloubkovou a udržitelnou dezinfekci znečištěné vody. Provedené testy ukázaly, že za pouhých 40 minut a při slabém slunečním světle fólie odstranily více než 99,995 % bakterií z vody, jako jsou E. coli a Staphylococcus aureus.

Kromě toho zůstala upravená voda bez mikroorganismů po dobu nejméně pěti dnů, což snižuje pravděpodobnost opětovné kontaminace.

Výhody tohoto inovativního systému ve srovnání s předchozími technologiemi ničení bakterií ve vodě

Jednou z hlavních překážek solární dezinfekce byla závislost na intenzivním záření. Tradiční materiály, jako je oxid titaničitý (TiO₂) nebo grafen, ztrácely účinnost za podmínek slabého osvětlení, což omezovalo jejich použití v reálných podmínkách.

Nová fotokatalytická fólie tento problém řeší. Plave na hladině vody a zachycuje maximum slunečního světla i za zatažené oblohy nebo při slabém slunečním záření.

Tato strategická poloha zajišťuje optimální působení fotonů a nepřetržitou tvorbu dezinfekčních radikálů, což zaručuje účinné odstranění bakterií z vody bez dodatečných nákladů na energii.

Vědci odhadují, že jedna fólie může zajistit bezpečnou vodu pro čtyři až pět dospělých osob denně, aniž by bylo nutné používat elektřinu, filtry nebo chemikálie.

Tyto vlastnosti rozšiřují možnosti jejího použití ve venkovských oblastech, uprchlických táborech nebo oblastech postižených přírodními katastrofami.

Výkonnost, udržitelnost a možné použití tohoto fotokatalyzátoru

Další výhodou systému je jeho dlouhá životnost. Organické radikály soustředěné na kyslíku neútočí na samotný fotokatalyzátor, čímž zabraňují jeho rozkladu a zajišťují jeho pracovní stabilitu po desítky cyklů použití. Tato vlastnost přispívá ke snížení nákladů a objemu odpadu, což zvyšuje jeho hodnotu z hlediska ekologické udržitelnosti.

Odborníci poznamenávají, že tato technologie může být také použita v procesech ekologické rehabilitace a lékařské sterilizace, kde využívá stejnou chemii radikálů k dlouhodobé destrukci patogenů.

Nízké náklady na údržbu a odolnost vůči nepříznivým podmínkám ji činí obzvláště vhodnou pro prostředí s omezenými zdroji nebo omezeným přístupem k energii.

Kromě toho její modulární konstrukce umožňuje škálovat systém pro čištění různých objemů vody, od malých domácích nádrží až po komunální zařízení. Její zavedení lze snadno integrovat do humanitárních programů nebo decentralizovaných infrastruktur pro čištění pitné vody.

Mezinárodní kontext přístupu k pitné vodě a vyhlídky do budoucna

Vývoj této technologie se shoduje s kritickým momentem pro přístup k pitné vodě. V zemích jako Indie nebo Peru, kde kanalizační sítě ne vždy dosahují do venkovských oblastí, získávají projekty čištění vody pomocí sluneční energie na popularitě jako alternativa k centralizovaným systémům.

Na severu Keni již místní organizace hodnotí podobná řešení pro zlepšení zásobování vodou v izolovaných komunitách.

Čínští vědci plánují pokračovat v optimalizaci složení materiálu, aby rozšířili jeho spektrum působení na jiné mikroorganismy a znečišťující látky. Plánují také zvýšit účinnost fólií zvětšením aktivní plochy a integrací do přenosných systémů nebo nouzového vybavení.

Pokud se výsledky potvrdí ve velkém měřítku, může se tato inovace stát zlomovým bodem v léčbě bakterií ve vodě a poskytnout praktický a udržitelný nástroj pro miliony lidí, kteří dosud nemají přístup k pitné vodě.