水

テキサス州オースティン — 2017年のハリケーン・ハービーから2021年の極寒まで、テキサス州では近年、嵐が多発し、人口の大部分が危険にさらされ、何百万人もの人々が長期間電気や水のない状態に陥っています。

これらの災害は、テキサス大学オースティン校の研究者が、地域社会が厳しい気象現象に対応できるよう支援する革新的な研究に再び焦点を当てる動機にもなりました。 彼女の最新プロジェクトは、小さな電気の衝撃を利用して細菌細胞を釣り出し、水を素早く浄化できるマグカップサイズの装置です。 実験室での実験では、この装置はオースティンのウォラークリークから採取した 2 ～ 3 オンスのサンプルから約 20 分で大腸菌の 99.997% を除去することができ、さらにそれ以上の能力を備えていました。

同大学准教授のD・エマ・ファン氏は、「私たちは電場でバクテリア細胞を操縦するため、非常に少ないエネルギーで水を浄化することができます。また、ほとんどのバクテリア細胞は生来泳ぐ性質があり、自ら電極に向かって進み、生きたまま捕獲されます」と述べた。コックレル工学部ウォーカー機械工学科、最近 ACS Nano に掲載された研究を主導しました。

この装置の鍵となるのは、研究チームが以前に作成した「分岐した」電極です。 特許取得済みの電極の構造は、複数の方向に枝が伸びる木の根系に基づいています。

電気を流すと、装置は大腸菌細胞を引き寄せる場を作ります。 彼らは進んで電極の枝に「泳いで」いきます。

電極はグラファイトフォームでできており、電界に適合し耐久性があり、長時間連続して動作できます。 効率に加えて、このデバイスは安価です。発泡体で包まれた電極の作成にかかる費用は 2 ドル未満です。

使い方も簡単です。 まず、電極を満たしたカップを水に浸します。 次に、電気ショックを与えて待ち、電極がバクテリアを追い出すようにします。 その後、待って水を取り除きます。これで飲めるようになります。

研究者らは現在、商品化する方法を検討しており、次はカップのデザインを合理化したいと考えている。 ウォーラークリークの水を浄化するために使用されるものは、3D プリントされたプロトタイプです。 そして、電極の挿入と取り外しのプロセスをさらに簡素化したいと考えています。

簡単な商用水ろ過のための現在のいくつかの異なる方法には、それぞれ重大な欠陥があります。 消毒薬は、摂取すると有害となる可能性のある酸化剤を放出する可能性があります。 逆浸透システムには高い水圧が必要で、ソーラースチームには安定した太陽光が必要ですが、自然災害時には頼りになりません。

さらに、電力を使用することで蓄電用のバッテリーとの統合が可能となり、家庭、オフィス、車内などで簡単に使用できます。 エネルギーコストも、さまざまな新興技術よりもはるかに低く、たとえば、太陽光発電のコストの1,000分の1です。

このデバイスで使用される電極は、もともとスーパーキャパシタ用に作成されました。 テキサス州の人口は 2050 年までに 2 倍になると推定されており、ハーベイの影響でファンは自然災害に重点を置くようになりました。

停電や沸騰通知が発生した場合、この技術を搭載したデバイスを所有している人は、小川や小川まで車で行き、単純な DC-AC コンバーターを介して車のバッテリーに接続し、水を浄化することができます。飲み物として持ち帰るために。 同じ原理でソーラーパネルを使用して電力を供給することもできます。

「水、ガス、電気がなくなり、水道インフラが停止した場合、池、小川、川から汲み上げた水を浄化するための使用時点管理装置が必要になります」とファン氏は語った。 「当社のデバイスがいつかそのニーズを満たせると信じています。」

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