Historický průlom ve vědě: byl vytvořen systém, který za 40 minut zničí 99,9 % bakterií ve vodě.

Přibližně 4,4 miliardy lidí na celém světě nemá přístup k pitné vodě. Tento skrytý, ale trvalý nedostatek vody zhoršuje šíření nemocí a omezuje rozvoj milionů komunit. V této souvislosti se hledání účinných metod odstraňování bakterií z vody stává vědeckou prioritou.

Tradiční dezinfekce obvykle zahrnuje použití vodních čistíren, chemických filtrů nebo elektřiny. V mnoha venkovských, odlehlých nebo přírodními katastrofami postižených oblastech jsou však tyto systémy nevhodné kvůli vysokým nákladům nebo nedostatečné infrastruktuře. Proto jsou technologie, které umožňují čištění vody bez významných finančních nákladů, rozhodující.

Jak funguje nový systém, který umožňuje rychle odstranit 99,9 % bakterií z vody?

Skupina vědců z Univerzity Sun Yat-sen vyvinula samoplavající fotokatalytické fólie z konjugovaného polymerního materiálu Cz-AQ.

Studie publikovaná v časopise Nature Water zdůrazňuje, 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 organické kyslíkové radikály známé jako OCOR, které si mohou 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 dlouhodobou dezinfekci znečištěné vody. Testy ukázaly, že za pouhých 40 minut, při slabém slunečním světle, fólie zničí více než 99,995 % bakterií z vody, jako jsou E. coli a Staphylococcus aureus.

Kromě toho zůstala vyčištěná voda bez mikroorganismů po dobu nejméně pěti dnů, což snížilo riziko opětovné kontaminace.

Výhody tohoto inovativního systému ve srovnání s předchozími technologiemi odstraňování bakterií z vody

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

Nová fotokatalytická fólie tento problém řeší. Plave na hladině vody a maximálně absorbuje sluneční světlo, i v zamračených nebo slabě osvětlených dnech.

Taková strategická poloha zajišťuje optimální působení fotonů a nepřetržitou produkci dezinfekčních radikálů, což zaručuje účinné odstranění bakterií z vody bez nutnosti použití dodatečné energie.

Vědci vypočítali, že jedna fólie je schopna zajistit bezpečnou vodu pro čtyři až pět dospělých osob denně, bez nutnosti použití elektřiny, filtrů nebo chemikálií.

Tyto vlastnosti rozšiřují možnosti použití v venkovských komunitách, uprchlických táborech nebo oblastech postižených přírodními katastrofami.

Účinnost, udržitelnost a možné oblasti použití tohoto fotokatalyzátoru

Další výhodou systému je jeho dlouhá životnost. Organické radikály, které se shlukují kolem kyslíku, neútočí na samotný fotokatalyzátor, čímž zabraňují jeho degradaci a zajišťují stabilní provoz po desítky cyklů použití. Tato vlastnost přispívá ke snížení nákladů a množství odpadu, což potvrzuje její hodnotu z hlediska ekologické udržitelnosti.

Odborníci poznamenávají, že tuto technologii lze také použít v procesech obnovy životního prostředí a lékařské sterilizace, přičemž se používá stejná radikální chemie pro dlouhodobé odstranění patogenů.

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

Kromě toho modulární konstrukce systému umožňuje jeho škálování pro čištění různých objemů vody, od malých domácích nádrží až po komunální zařízení. Jeho 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 shodoval s kritickým momentem v zajištění přístupu k pitné vodě. V zemích jako Indie a Peru, kde kanalizační sítě ne vždy pokrývají venkovské oblasti, získávají projekty solární úpravy vody 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 optimalizovat složení materiálu, aby rozšířili spektrum jeho účinnosti proti jiným mikroorganismům a znečišťujícím látkám. Plánují také zlepšit vlastnosti fólie zvýšením plochy její aktivní povrchové plochy a integrací do přenosných systémů nebo záchranného vybavení.

Pokud se výsledky potvrdí ve velkém měřítku, může se tato inovace stát zlomovým bodem v oblasti úpravy vody od bakterií a nabídnout praktický a udržitelný nástroj pro miliony lidí, kteří stále nemají přístup k pitné vodě.