Klęski żywiołowe w postaci powodzi i tsunami coraz częściej nam towarzyszą. Ocaleni zwykle są pozbawieni dostępu do czystej, pitnej wody. Naukowcy z Nanyang Technological University znaleźli na to sposób – opracowali materiał, który usuwa groźne zanieczyszczenia i uzdatnia wodę do spożycia.
Tani i lekki materiał, który filtruje wodę, to w zasadzie porowaty żel z osadzonymi nanocząsteczkami srebra. Zachowuje się on jak gąbka, która wchłania skażoną wodę i zabija bakterie w kilka sekund.
Inspiracją do stworzenia takiego filtra były skutki tsunami na Oceanie Indyjskim w 2004 roku. Brak zasilania unieruchomił punkty uzdatniania wody, a ci, którzy przeżyli mieli do niej ograniczony dostęp. Ze względu na brak odpowiednich narzędzi, niemożliwe stało się nawet jej zagotowanie. Naukowcy chcąc uniknąć podobnej sytuacji w przyszłości znaleźli alternatywny, szybki sposób na oczyszczenie tego niezbędnego składnika diety.
Inżynierowie wykorzystali nanocząsteczki srebra, ponieważ posiadają one właściwości bakteriobójcze. Srebro już wcześniej stosowane było w różnego rodzaju w membranach filtracyjnych. Nanocząsteczki zostały osadzone w specjalnie przygotowanym żelu – poliakrylanie sodu. Substancja ta charakteryzuje się zdolnością do wiązania znacznych ilości wody, nawet kilkuset razy więcej niż wynosi jego masa.
Poliakrylan sodu został zsyntezowany w wodzie, w niskiej temperaturze. Woda, która znajdowała się wewnątrz żelu utworzyła kryształki lodu. Po wyjęciu materiału i jego rozmrożeniu, w miejscu stopionego lodu pozostały puste obszary – pory. Następnie materiał został zanurzony w roztworze azotanu srebra i borowodorku sodu, który zredukował jony srebra i umożliwił osadzenie nanocząstek w porowatych obszarach. W rezultacie otrzymano lekki, gąbczasty materiał, który łatwo wchłaniał wodę, a po ściśnięciu wracał do pierwotnej postaci.
Naukowcy przeprowadzali testy na dwóch popularnych szczepach bakterii – Escherichia coli i Bacillus subtilis. Po wchłonięciu wody i wyciśnięciu jej po 15 sekundach, ilość bakterii zmalała do 0,1% poziomu pierwotnego. Gdy czas ekspozycji przedłużono do 5 minut ilość bakterii zmalała do około 0,000001% w porównaniu do skażonej wody. Stężenie bakterii oraz srebra w oczyszczonej wodzie mieściło się w granicy bezpieczeństwa zalecanej przez Światową Organizację Zdrowia.
Zespół potwierdził, że gąbczasty walec o średnicy 1,5cm i wysokości 9cm może oczyścić i wchłonąć pół litra wody na raz. Materiał jest tak mały, że może być przechowywany w kieszeni. Użycie go będzie sprowadzać się do zanurzenia w wodzie i wyciśnięcia zawartości do ust. Koszt przenośnego filtra jest szacowany na mniej niż 50 centów.
Źródło:
[1] Superabsorbent Cryogels Decorated with Silver Nanoparticles as a Novel Water Technology for Point-of-Use Disinfection. Siew-Leng Loo, Anthony G. Fane, Teik-Thye Lim, William B. Krantz, Yen-Nan Liang , Xin Liu, and Xiao Hu. Environ. Sci. Technol., 2013, 47 (16)
[2] http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/es401219s | 24.10.2013
[3] ♥ ♥ ♥ by Devin Young (devinlynnx), flickr.com, CC BY 2.0