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May 21, 2024

Trinkwasser aus Bächen und Bächen

Eine Reihe von Stürmen in Texas in den letzten Jahren – vom Hurrikan Harvey im Jahr 2017 bis zum Frost im Jahr 2021 – haben große Teile der Bevölkerung in Gefahr gebracht und Millionen Menschen ohne Strom und Wasser zurückgelassen

Eine Reihe von Stürmen in Texas in den letzten Jahren – vom Hurrikan Harvey im Jahr 2017 bis zum Frost im Jahr 2021 – haben große Teile der Bevölkerung in Gefahr gebracht und Millionen Menschen für lange Zeit ohne Strom und Wasser zurückgelassen. Diese Katastrophen dienten auch als Motivation für a Forscherin an der University of Texas in Austin, um ihre Arbeit wieder auf Innovationen zu konzentrieren, die Gemeinden dabei helfen können, auf Unwetterereignisse zu reagieren. Ihr neuestes Projekt ist ein bechergroßes Gerät, das Wasser schnell reinigen kann, indem es mit einem kleinen Stromstoß Bakterienzellen herausfischt. In Laborexperimenten war das Gerät in der Lage, 99,997 % der E. coli-Bakterien aus 2 bis 3 Unzen großen Proben aus Waller Creek in Austin in etwa 20 Minuten zu entfernen, mit der Kapazität, noch mehr zu tun: „Wir sind in der Lage, Wasser zu reinigen.“ „Wir verbrauchen sehr wenig Energie, weil wir die Bakterienzellen mit elektrischen Feldern steuern, und die meisten Bakterienzellen sind natürliche Schwimmer, die sich zu Elektroden fortbewegen und lebend gefangen werden“, sagte D. Emma Fan, außerordentliche Professorin an der Walker-Abteilung der Cockrell School of Engineering Mechanical Engineering, der die kürzlich in ACS Nano veröffentlichte Forschung leitete. Der Schlüssel zu dem Gerät ist eine „verzweigte“ Elektrode, die das Forschungsteam zuvor erstellt hat. Die Struktur der patentierten Elektrode basiert auf einem Wurzelsystem in einem Baum mit Ästen, die sich in verschiedene Richtungen bewegen. Wenn das Gerät unter Strom steht, erzeugt es ein Feld, von dem die E. coli-Zellen angezogen werden. Sie „schwimmen“ bereitwillig in die Elektrodenzweige. Die Elektrode besteht aus Graphitschaum, ist verträglich und langlebig in elektrischen Feldern und kann viele Stunden lang ununterbrochen arbeiten. Zusätzlich zu seiner Effizienz ist das Gerät kostengünstig – die Herstellung der schaumumhüllten Elektrode kostet weniger als 2 US-Dollar. Außerdem ist es einfach zu verwenden. Tauchen Sie zunächst den mit der Elektrode gefüllten Becher in Wasser. Geben Sie ihm anschließend einen Stromstoß, warten Sie und lassen Sie die Elektroden Bakterien herausfischen. Warten Sie dann und entfernen Sie das Wasser, das jetzt trinkbar ist. Die Forscher suchen nun nach Möglichkeiten, es zu kommerzialisieren, und wollen als Nächstes das Design des Bechers optimieren. Der zur Wasserreinigung von Waller Creek verwendete Prototyp ist ein 3D-gedruckter Prototyp. Und sie wollen den Prozess des Einsetzens und Entfernens der Elektroden noch weiter vereinfachen. Von den verschiedenen gängigen Methoden zur einfachen, kommerziellen Wasserfiltration weist jede einen erheblichen Nachteil auf. Desinfektionstabletten können Oxidationsmittel freisetzen, die bei Einnahme schädlich sein können. Umkehrosmoseanlagen erfordern einen hohen Wasserdruck, und Solardampfanlagen erfordern konstantes Sonnenlicht, das bei Naturkatastrophen unzuverlässig ist. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von elektrischer Energie die Integration mit Batterien zur Energiespeicherung und kann problemlos zu Hause, im Büro oder in anderen Bereichen eingesetzt werden einen Wagen. Die Energiekosten sind auch viel geringer als bei verschiedenen neuen Technologien, beispielsweise ein Tausendstel so hoch wie die für solares Dampfen. Die in dem Gerät verwendete Elektrode wurde ursprünglich für Superkondensatoren entwickelt. Schätzungen gehen davon aus, dass sich die Bevölkerung von Texas bis 2050 verdoppeln würde und dass Forschungsbedarf zur Bewältigung der Widerstandsfähigkeit besteht, nachdem Harvey Fan dazu motiviert hat, ihre Arbeit auf Naturkatastrophen zu konzentrieren Diese Technologie könnte zu einem Bach oder Bach fahren, ihn über einen einfachen DC-AC-Wandler an die Autobatterie anschließen und Wasser reinigen, um es als Trinkwasserquelle nach Hause zu bringen. Nach dem gleichen Prinzip kann es auch mit Sonnenkollektoren betrieben werden. „Wenn unsere Wasserinfrastruktur ausfällt – kein Wasser, kein Gas und kein Strom – brauchen wir Geräte am Einsatzort, um Wasser zu reinigen, das wir aus Teichen, Bächen usw. entnehmen können.“ Flüsse“, sagte Fan. „Wir glauben, dass unser Gerät dieses Bedürfnis eines Tages erfüllen kann.“