Όπου κι αν βρίσκεστε στον κόσμο, ο καθηγητής Karl Linden θέλει να μπορείτε να ενεργοποιήσετε τη βρύση και να λάβετε καθαρό πόσιμο νερό. Είναι μια βασική, αλλά ζωτική, αναγκαιότητα που εξακολουθεί να λείπει από μεγάλες περιοχές των ΗΠΑ και των χωρών χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος.
«Οι άνθρωποι αξίζουν αξιόπιστη, αξιόπιστη τεχνολογία όταν πρόκειται για κάτι τόσο ουσιαστικό όσο το νερό», δήλωσε ο Linden, ο καθηγητής Mortenson που προικίστηκε στη βιώσιμη ανάπτυξη στο CU Boulder. «Οι υδάτινοι πόροι γίνονται όλο και πιο περιορισμένοι και πρέπει να σκεφτούμε την επόμενη γενιά αποτελεσματικών, προσιτών επιλογών θεραπείας».
Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας εκτιμά ότι περίπου 785 εκατομμύρια άνθρωποι δεν έχουν πρόσβαση ακόμη και σε βασικό φιλτράρισμα πόσιμου νερού, αφήνοντάς τους ευάλωτους σε παθογόνα όπως η χολέρα και η δυσεντερία. Το πρόβλημα αναμένεται να αυξηθεί τις επόμενες δεκαετίες λόγω της αύξησης του πληθυσμού και της αυξημένης πίεσης στη διαθεσιμότητα νερού.
Η τεχνολογία θεραπείας, εν τω μεταξύ, δεν έχει αλλάξει πολύ σε έναν αιώνα. Οι χημικές ουσίες διήθησης και απολύμανσης με βάση άμμο ή άνθρακα χρησιμοποιούνται συνήθως τόσο στις δημοτικές εγκαταστάσεις όσο και στην καθημερινή ζωή, από τα οικιακά φίλτρα Brita έως τα δισκία χλωρίου. Και οι δύο μέθοδοι έχουν τους περιορισμούς τους, ωστόσο: Το φιλτράρισμα είναι ακριβό για τις αγροτικές κοινότητες σε κλίμακα και οι χημικές ουσίες μπορούν να προσθέσουν μια δυσάρεστη γεύση.
Ο Karl Linden εξετάζει μια βακτηριακή κουλτούρα στο εργαστήριό του. Ο Karl Linden επιθεωρεί εξοπλισμό απολύμανσης πόσιμου νερού κάτω: Linden και Randall ελέγξτε τα εργαλεία για την απολύμανση του πόσιμου νερού (Συντελεστές: Casey Cass)
Η Linden, μέλος του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών, Περιβάλλοντος και Αρχιτεκτονικής Μηχανικής που ερευνά την επεξεργασία νερού εδώ και δεκαετίες, επικεντρώνεται σε μια διαφορετική λύση: την απολύμανση με υπεριώδη ακτινοβολία. Οι ακτίνες UV μπορούν να εξαλείψουν επιβλαβή παθογόνα όπως το E. coli και το Giardia σε κλίμακα δευτερολέπτων σε σύγκριση με τα λεπτά, χωρίς επιβλαβείς παρενέργειες. Και ενώ δεν είναι μια νέα ιδέα - μεγάλες πόλεις όπως η Νέα Υόρκη χρησιμοποιούν ήδη υπεριώδη ακτινοβολία στα βοηθητικά τους προγράμματα - είναι ιστορικά δύσκολο να μειωθεί στο επίπεδο των μεμονωμένων καταναλωτών.
«Η υπεριώδης ακτινοβολία υπάρχει εδώ και δεκαετίες και χρησιμοποιείται σε δημοτικές και βιομηχανικές επεξεργασίες νερού σε όλο τον κόσμο, αλλά το δυναμικό της για περαιτέρω καινοτομία και εφαρμογή έχει επιβραδυνθεί λόγω της χρήσης επικίνδυνων, ογκωδών λαμπτήρων ατμών υδραργύρου», δήλωσε ο Linden. «Αλλά ενδιαφερόμαστε για νέες πηγές UV με μοναδικές αρχιτεκτονικές που θα μας επιτρέψουν να προωθήσουμε αυτήν την πολλά υποσχόμενη τεχνολογία».
Αγροτικό νερό
Τα τελευταία χρόνια, ο Linden και οι συνάδελφοί του έχουν εστιάσει την έρευνα σε διόδους εκπομπής υπεριώδους φωτός, οι οποίες είναι μικρότερες (πλάτος χιλιοστών), νιμπλέρ και πιο ανθεκτικές. Τα LED UV μπορούν να τοποθετηθούν παράλληλα, με διόδους μήκους κύματος πολλαπλών εκπομπών που επιτρέπουν ένα εύρος απλουστευμένων εφαρμογών.
Ένα άλλο πλεονέκτημα: Οι υπεριώδεις λυχνίες LED είναι «άμεσες-ενεργοποιημένες» και δεν απαιτούν χρόνο προθέρμανσης προτού αρχίσουν να σβήνουν ρύπους, επιτρέποντας στους χρήστες να εξοικονομήσουν χρήματα μόνο με τη χρήση των συσκευών όταν χρειάζεται. Το νερό που τραβιέται από ένα πηγάδι, για παράδειγμα, θα μπορούσε να είναι πόσιμο αμέσως μετά από μια γρήγορη επεξεργασία με υπεριώδη ακτινοβολία χωρίς τη βλαβερή γεύση του χλωρίου.
Ο Linden και οι μαθητές του ολοκλήρωσαν πρόσφατα μια πρώτη-ετήσια μελέτη στο Jamestown του Κολοράντο, συγκρίνοντας την απολύμανση των UV LED με την καθιερωμένη επεξεργασία χλωρίου της πόλης. Διαπίστωσαν ότι για μια πόλη περίπου 500 ατόμων χωρίς ένα μεγάλο εργοστάσιο νερού, η τεχνολογία UV παρέχει εξίσου αποτελεσματικές δυνατότητες απολύμανσης χωρίς τα πρόσθετα χημικά. Η νέα τεχνολογία κοστίζει μόνο λίγα δολάρια το μήνα σε ηλεκτρική ενέργεια και μπορεί να τρέξει απευθείας από την ηλιακή ενέργεια.
«Τα αγροτικά συστήματα μικρής κλίμακας είναι ένα φυσικό μέρος για να ξεκινήσουμε με αυτό», είπε ο Linden. «Έχουν την πλειονότητα των παραβιάσεων της υγείας επειδή συνήθως δεν έχουν μηχανικούς και εξειδικευμένο προσωπικό επεξεργασίας νερού. Μπορεί να βασίζονται σε ένα σύστημα που δεν λειτουργεί πάντα σωστά. Πιστεύουμε λοιπόν ότι αυτή η τεχνολογία είναι μια εξαιρετική λύση επειδή μπορεί να λειτουργήσει εξ αποστάσεως, αυτόνομα και να τροφοδοτείται από ηλιακή ενέργεια για τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας. "
Νωρίτερα φέτος, ο Linden κέρδισε το βραβείο Dr. Pankaj Parekh Research Innovation Foundation του Water Research Foundation για τα επιτεύγματά του στην πρόοδο της επιστήμης του νερού.
Θεραπεία που διαρκεί
Τα επόμενα χρόνια, τα επόμενα βήματα θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν την ενσωμάτωση UV LED απευθείας στην υποδομή. Η Linden οραματίζεται τις βρύσες με τις διόδους ενσωματωμένες ακριβώς στις βρύσες, ενεργοποιώντας αμέσως όταν ενεργοποιείτε το νερό. Η εργαστηριακή του ομάδα άρχισε να ψάχνει τρόπους για τη δημιουργία διόδων σε σωλήνες για τη δημιουργία ενός δικτύου απολυμαντικών σημείων σε όλο το σύστημα, μειώνοντας την ανάπτυξη βιοφίλμ σε περιβάλλοντα υψηλού κινδύνου όπως τα νοσοκομεία.
«Αισθανόμαστε πραγματικά ότι αυτή η τεχνολογία είναι βιώσιμη και έτοιμη να φέρει επανάσταση σε αυτόν τον τομέα», δήλωσε ο Linden. «Θέλουμε να συνεργαστούμε απευθείας με περισσότερους διαχειριστές νερού για να σκεφτούμε αυτές τις βελτιώσεις, να δοκιμάσουμε νέα πράγματα και να δώσουμε την τελική έρευνα για τις πρακτικές εφαρμογές»
Σε εθνικό επίπεδο, η δυναμική γύρω από το θέμα αυξάνεται. Αυτό το φθινόπωρο, το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ ανακοίνωσε τη δημιουργία του κόμβου αφαλάτωσης ενέργειας-νερού 100 εκατομμυρίων δολαρίων, μιας διεπιστημονικής εταιρικής σχέσης που θα επικεντρωθεί στην έρευνα και ανάπτυξη πρώιμου σταδίου για ενεργειακά αποδοτική και ανταγωνιστική ως προς το κόστος επεξεργασία νερού. Η προσπάθεια θα οδηγήσει η Εθνική Συμμαχία για την Καινοτομία στο Νερό, της οποίας ο CU Boulder είναι ιδρυτικός ακαδημαϊκός εταίρος.
Ο Λίντεν, ο οποίος θα ηγηθεί των προσπαθειών CU Boulder στο κέντρο, λέει ότι το βραβείο κύρους υπογραμμίζει το ανανεωμένο ενδιαφέρον για την αντιμετώπιση της ασφάλειας των υδάτων, το οποίο ήταν πάντα το αίτημά του.
«Νιώθω σαν να είμαι σε αποστολή να ωθήσω την κοινωνία στην επόμενη γενιά θεραπευτικών προσεγγίσεων», είπε. «Ορισμένες καινοτομίες έχουν ήδη κρατηθεί και έχουν προσελκύσει. Αλλά είχαμε τόσες πολλές προόδους στην κοινωνία και την τεχνολογία, όπως η τηλεπισκόπηση, η ανάλυση δεδομένων και η παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο που δεν έχουμε αξιοποιήσει ακόμη πλήρως για την ασφάλεια των υδάτων. "
Η Linden είναι επίσης ο κύριος ερευνητής του CU Boulder's Mortenson Center in Global Engineering για το 5ετές έργο, 15,3 εκατομμύρια $, Sustainable WASH Systems Learning Partnership, το οποίο επικεντρώνεται στη διατήρηση της επιτυχούς εφαρμογής συστημάτων νερού από οργανισμούς όπως το USAID μακροπρόθεσμα.
«Σε πολλές χώρες με χαμηλό δυναμικό πόρων βλέπουμε να μπαίνει ένα σύστημα χερούλι ή νερό και η επεξεργασία προετοιμάζεται και λειτουργεί για λίγο, αλλά τελικά τελικά σπάει και η πρόοδος χάνεται», είπε ο Λίντεν. «Γιατί λοιπόν είναι αυτό και τι μπορεί να γίνει γι 'αυτό; Τότε πρέπει να σκεφτούμε πιο ολιστικά για το σύστημα που είναι διαθέσιμο για την υποστήριξη μακροπρόθεσμων βιώσιμων υπηρεσιών νερού και η βελτιωμένη, ολοκληρωμένη και καινοτόμος τεχνολογία, όπως αυτό που εργαζόμαστε στο Mortenson Center, είναι μια πτυχή της λύσης. "
Ο τελικός στόχος; Φέρνοντας λύσεις νερού στην καθημερινή ζωή απρόσκοπτα σε όλο τον κόσμο.
«Ενεργοποιείτε τη βρύση και το νερό βγαίνει και έχει ήδη υποστεί επεξεργασία και δεν χρειάζεται καν να το σκεφτείτε», είπε. «Αυτό είναι το ιερό δισκοπότηρο.»
