Pole tähtis, kus te maailmas asute, soovib professor Karl Linden, et saaksite kraani lahti keerata ja saada puhast joogivett. See on põhiline, kuid eluliselt vajalik vajadus, mida pole veel USA-s ning madala ja keskmise sissetulekuga riikides.
"Inimesed väärivad usaldusväärset ja usaldusväärset tehnoloogiat, kui asi puudutab nii olulist asja kui vesi," ütles CU Boulderi Mortensoni säästva arengu professor Mortensoniga varustatud professor Linden. "Veevarud vähenevad ja peame mõtlema järgmise põlvkonna tõhusatele ja taskukohastele ravivõimalustele."
Maailma Terviseorganisatsiooni hinnangul puudub umbes 785 miljonil inimesel juurdepääs isegi põhilisele joogivee filtreerimisele, mistõttu nad on haavatavad selliste patogeenide nagu koolera ja düsenteeria suhtes. Eeldatakse, et probleem suureneb järgmistel aastakümnetel rahvastiku kasvu ja suurenenud stressi tõttu vee kättesaadavusele.
Ravitehnoloogia pole vahepeal sajandi jooksul eriti muutunud. Liiva- või süsinikupõhiseid filtreerimis- ja desinfitseerivaid kemikaale kasutatakse tavaliselt nii munitsipaalruumides kui ka igapäevaelus, alates majapidamises kasutatavatest Brita filtritest kuni kloortablettideni. Mõlemal meetodil on siiski oma piirangud: filtreerimine on maakogukondadele ulatuslik tarnimine ja kemikaalid võivad lisada ebameeldivat maitset.
Karl Linden vaatleb oma laboris bakterikultuuri. Karl Linden kontrollib joogivee desinfitseerimise seadmeid Üles: Karl Linden (vasakul) kontrollib bakterikultuuri koos kraadiõppur Tara Randalli ja järeldoktorantuuri Ben Ma oma laboris; põhi: Linden ja Randall tutvuvad joogivee desinfitseerimise tööriistadega. (Autorid: Casey Cass)
Linden, tsiviil-, keskkonna- ja arhitektuuritehnika osakonna liige, kes on aastakümneid veepuhastust uurinud, on keskendunud teistsugusele lahendusele: ultraviolett desinfitseerimisele. UV-kiired suudavad kaotada kahjulikke patogeene, nagu E. coli ja Giardia, sekundite kaupa võrreldes minutitega, ilma kahjulike kõrvaltoimeteta. Ja kuigi see pole uus idee - suured linnad, nagu New York, kasutavad UV-teenuseid juba oma kommunaalteenustes, on ajalooliselt olnud keeruline taanduda individuaalsele tarbijale.
"UV on olnud kasutusel aastakümneid ja seda kasutatakse munitsipaal- ja tööstusvee töötlemisel kogu maailmas, kuid selle edasiste uuenduste ja rakenduste potentsiaal on ohtlike ja suuremahuliste elavhõbeda aurulampide kasutamise tõttu aeglustunud," ütles Linden. "Kuid meid huvitavad uued ainulaadse arhitektuuriga UV-allikad, mis võimaldavad meil seda paljutõotavat tehnoloogiat edasi arendada."
Maapiirkonna vesi
Viimastel aastatel on Linden ja tema kolleegid keskendunud UV-valgust kiirgavatele dioodidele, mis on väiksemad (millimeetri laiused), särtsakamad ja vastupidavamad. UV-valgusdioode saab paralleelselt riputada, mitme kiirgava lainepikkusega dioodiga, et võimaldada erinevaid sujuvaid rakendusi.
Teine eelis: UV-valgusdioodid on "koheselt sisse lülitatud" ja ei nõua enne saasteainete piiramise alustamist mingit soojenemisaega, mis võimaldab kasutajatel säästa raha, käivitades seadmeid ainult siis, kui vaja. Näiteks kaevust tõmmatud vesi oleks joob kohe pärast kiiret UV-töötlust ilma kloori kõrvalmaitseta.
Linden ja tema õpilased lõpetasid hiljuti Colorado Jamestownis esimese omalaadse uuringu, milles võrreldi UV-LED-desinfitseerimist linna kehtestatud klooriga. Nad leidsid, et umbes 500 elanikuga suure veetaimeta linna jaoks võimaldas UV-tehnoloogia sama tõhusat desinfitseerimisvõimalust ilma lisatud kemikaalideta. Uus tehnoloogia maksab elektrit vaid paar dollarit kuus ja võib otse päikeseenergial töötada.
"Väikesed maapiirkondade süsteemid on loomulik koht, kust sellega alustada," ütles Linden. "Neil on suurem osa terviserikkumistest, kuna neil pole tavaliselt insenere ja pühendunud veepuhastustöötajaid. Nad võivad tugineda süsteemile, mis ei tööta alati õigesti. Seega tunneme, et see tehnoloogia on suurepärane lahendus, sest energiatarve vähendamiseks saab seda kasutada kaugjuhtimisega, autonoomselt ja päikeseenergial. ”
Selle aasta alguses pälvis Linden veeteaduse edendamise saavutuste eest Veeuuringute Fondi dr Pankaj Parekhi teadusuuringute innovatsiooni auhinna.
Ravi, mis kestab
Lähiaastatel võivad järgmised sammud hõlmata UV-valgusdioodide integreerimist otse infrastruktuuri. Linden näeb segistid ette kraanide sisse ehitatud dioodidega, mis aktiveeruvad koheselt, kui vee sisse lülitate. Tema laborirühm on hakanud otsima võimalusi dioodide ehitamiseks torudesse, et luua kogu süsteemi hõlmav desinfitseerimispunktide võrk, leevendades biokilede kasvu kõrge riskiga seadmetes, näiteks haiglates.
"Meile tundub tõesti, et see tehnoloogia on jätkusuutlik ja valmis selles valdkonnas revolutsiooni tegema," ütles Linden. "Me tahame teha vahetult rohkemate veemajandajatega koostööd, et mõelda nendele täiustustele, proovida uusi asju ja viia uuringud praktiliste rakendusteni."
Üleriigiliselt kasvab teema ümber hoog. Sel sügisel teatas USA energeetikaministeerium 100 miljoni dollari suuruse energia- ja vee magestamise keskuse loomisest, mis on interdistsiplinaarne partnerlus, mis keskendub energiatõhusa ja kulukonkurentsivõimelise veepuhastuse algstaadiumis toimuvale teadus- ja arendustegevusele. Pingutusi juhib riiklik veealaste innovatsiooniliit, mille asutajaakadeemiline partner on CU Boulder.
Keskuse all CU Boulderi jõupingutusi juhtiv Linden ütleb, et mainekas auhind rõhutab taas huvi veeturvalisuse vastu, mis on alati olnud tema kutse.
"Mul on tunne, et mul on missioon suruda ühiskond järgmise põlvkonna raviviisidesse," ütles ta. “Mõned uuendused on juba võimust võtnud ja veojõu saanud. Kuid meil on ühiskonnas ja tehnoloogias olnud nii palju edusamme nagu kaugseire, andmeanalüütika ja reaalajas jälgimine, et me pole veel veeturvalisuse huvides täielikult ära kasutanud. "
Linden on ka CU Boulderi Mortensoni keskuse ülemaailmse inseneriteaduse juhtivteadur viieaastase 15,3 miljoni dollari suuruse projekti Sustainable WASH Systems Learning Partnership raames, mis keskendub veesüsteemide eduka rakendamise säilitamisele selliste organisatsioonide poolt nagu USAID pikemas perspektiivis.
"Paljudes väheste ressurssidega riikides näeme käsipumba või veesüsteemi paigaldamist ja ravi seadistamist ning see töötab mõnda aega, kuid lõpuks see puruneb ja edusammud kaovad," ütles Linden. "Miks see nii on ja mida saab sellega teha? Siis peame mõtlema terviklikumalt süsteemile, mis on saadaval pikaajaliste jätkusuutlike veeteenuste toetamiseks, ning lahenduse üks tahke on täiustatud, integreeritud ja uuendusmeelne tehnoloogia, nagu see, millega töötame Mortensoni keskuses.
Lõppeesmärk? Vesilahuste toomine igapäevaellu sujuvalt üle kogu maailma.
"Keerate kraani lahti ja vesi tuleb välja ja see on juba puhastatud ning te ei pea sellele isegi mõtlema," ütles ta. "See on püha graal."
