Вода синонимична жизни: средний человек почти на 60% состоит из неё, каждый день пьёт до трёх литров воды и ещё восемь тратит на утреннюю и вечернюю гигиену. При этом всём есть проблема, причём довольно глобальная: по данным ООН, до трети населения Земли сегодня не имеет доступа к чистой питьевой воде, а к 2025 году половина населения будет жить в районах с её дефицитом.
Сегодня основными способами очистки воды являются кипячение и пастеризация. Но для этого требуется энергия, много времени, специальное оборудование и рабочие руки. Это непрактично для людей в тех частях мира, где нет ресурсов для таких процессов. В поисках решения этой глобальной проблемы ученые и инженеры Техасского университета создали гидрогелевую таблетку, которая может быстро очищать загрязненную воду. Одна таблетка может обеззаразить литр речной воды и сделать ее пригодной для питья менее, чем за час.
Наш многофункциональный гидрогель может сыграть большую роль в смягчении глобального дефицита воды, поскольку он прост в использовании, высокоэффективен и потенциально масштабируем до массового производства, — говорит Гуйхуа Ю, доцент кафедры машиностроения Кокреллской школы инженеров и Техасского института материалов.
Специальные гидрогели вырабатывают перекись водорода для нейтрализации бактерий с эффективностью более 99,999%. Перекись водорода вместе с частицами активированного угля воздействует на основные клеточные компоненты бактерий и нарушает их метаболизм. Процесс не требует затрат энергии и не создает вредных побочных продуктов, а гидрогель легко удаляется и не оставляет следов.
Помимо самостоятельной очистки воды, гидрогели могут также улучшить процесс, который существует уже тысячи лет - солнечную дистилляцию. Этот процесс предполагает использование солнечного света для отделения воды от вредных примесей путем испарения. Его главная проблема — накопление потенциально вредных микроорганизмов на оборудовании, что приводит к его неисправности. Гидрогели, убивающие бактерии, могут предотвратить это.
Бдительный аспирант Юхонг Гуо обнаружил эти гидрогели неожиданно, когда занимался другим делом — очисткой воды с помощью солнечного света, — говорит Кит Джонстон, профессор кафедры химической инженерии МакКетта, соруководитель проекта.
Команда активно работает над усовершенствованием гидрогелей, увеличивая количество различных типов патогенов и вирусов в воде, которые они могут нейтрализовать. Кроме того, команда находится в процессе коммерциализации нескольких прототипов.
Масштабирование гидрогелей будет простым, говорят исследователи. Материалы для их изготовления недороги, а процессы синтеза просты и остаются таковыми в больших масштабах. Кроме того, они могут легко контролировать форму и размер гидрогелей, что делает их гибкими для различных видов использования. Вполне возможно, что в будущем именно гидрогели будут автоматически очищать и воду, и трубы для её доставки — тогда внезапные отключения воды навсегда уйдут в прошлое!