Vedci našli ďalšie využitie solárnej energie. Môže ho mať každá domácnosť

V krajinách globálneho Severu je prístup k pitnej vode samozrejmosťou, ktorú si väčšina populácie ani neuvedomuje. Mestá a obce investujú do pokročilých filtračných systémov, využívajú UV dezinfekciu a mnohé domácnosti si kvalitu vody ešte dodatočne poistia vlastnými filtrami.

Realita v mnohých častiach Afriky či Južnej Ameriky je však diametrálne odlišná. Moderné technológie sú tam často nedostupné alebo finančne neudržateľné. Paradoxne však tieto regióny disponujú jedným zásadným zdrojom, ktorý môže zásadne zmeniť situáciu – slnečným žiarením.

Práve na tento potenciál stavil tím vedcov pod vedením Erica Ryberga z University of Connecticut, ktorý v spolupráci s Yale University predstavil nový systém dezinfekcie vody poháňaný slnkom. Výsledky ich výskumu publikoval prestížny vedecký časopis npj Clean Water, upozornil na neho portál Texh Xplore.

Ich riešenie nie je založené na jedinej technológii, ale na kombinácii viacerých prístupov, ktoré sa navzájom dopĺňajú a eliminujú svoje slabiny.

Nové zariadenie je kompaktné, relatívne jednoduché a navrhnuté tak, aby maximálne využívalo energiu slnka. „Mnoho rúk robí ľahkú prácu aj pri dezinfekcii pitnej vody,“ vysvetľuje Ryberg. „Umožňuje nám to splniť viacero požiadaviek naraz a zabezpečiť kvalitu vody, ktorá dáva ľuďom pocit dôstojnosti bez ohľadu na ich dostupné zdroje.“

Základom systému je kombinácia známych metód. Najstaršou je varenie vody, ktoré síce účinne ničí patogény, no je energeticky náročné. Alternatívou sú fyzikálne filtre, napríklad keramické nádoby, ktoré zachytávajú väčšie nečistoty a mikroorganizmy.

Svoje miesto má aj solárna pasterizácia, pri ktorej sa voda ohrieva slnečným žiarením na teplotu schopnú deaktivovať patogény. Táto metóda však naráža na limity počas zamračených dní či zimných mesiacov.

Gemini - ilustračný obrázok solárneho systému

Populárnou technikou je aj takzvaná solárna dezinfekcia, pri ktorej sa voda ponechá v priehľadnej nádobe na priamom slnku. Počas slnečného dňa dokáže tento proces zničiť až 99,9 % baktérií približne za šesť hodín.

„UVA žiarenie interaguje so zlúčeninami vo vode alebo priamo v mikroorganizmoch a vytvára oxidačný stres, ktorý ich deaktivuje. UVB žiarenie zas spôsobuje poškodenie DNA samotných organizmov,“ vysvetľuje Ryberg. Problémom však zostávajú vírusy, ktorých deaktivácia môže trvať až 30 hodín, a tiež absencia jasného indikátora, kedy je voda bezpečná na pitie.

Kombinácia technológií výrazne skracuje čas

Kľúčovým prvkom nového systému je využitie tzv. fotosenzibilizátorov, teda látok, ktoré reagujú na slnečné svetlo. Tie prenášajú energiu na molekuly kyslíka vo vode, čím vznikajú vysoko reaktívne formy kyslíka schopné ničiť vírusy aj baktérie. Práve vírusy sú pritom najodolnejšie a tradičné metódy si s nimi často neporadia dostatočne rýchlo.

Gemini - Ilustračný obrázok využitia systému v domácnosti

„Mať viacero spôsobov dezinfekcie vody je vždy lepšie než spoliehať sa len na jeden,“ zdôrazňuje Ryberg. „Predfiltrácia síce efektívne odstraňuje väčšie organizmy, ako sú prvoky či červy, no menšie baktérie môžu prejsť. Pasterizácia alebo solárna dezinfekcia sú účinné proti baktériám, ale pri vírusoch prichádza k slovu práve fotosenzibilizácia.“

Vedci v rámci svojho prototypu využili fotosenzibilizátor erytrozín, bežne používané potravinárske farbivo. Zaujímavým vedľajším efektom je, že voda počas procesu mení farbu. Používateľ tak vizuálne vidí, kedy je dezinfekcia dokončená, čo rieši jeden z najväčších problémov existujúcich metód.

Pri ideálnych podmienkach, konkrétne pri intenzite slnečného žiarenia okolo 1 100 wattov na meter štvorcový, dokáže systém vyčistiť vodu na bezpečnú úroveň za menej než hodinu. Následné dávky vody pritom zvládne spracovať už za približne 28 minút. Terénne testovanie v Guatemale tieto výsledky potvrdilo aj pri mierne nižšej intenzite žiarenia.

Potenciál pre komunity aj domácnosti

Modelovanie ukázalo, že systém je schopný zabezpečiť približne 50 litrov vody na osobu denne, čo zodpovedá odporúčaniam OSN, a to takmer počas celého roka v rôznych klimatických podmienkach. Výnimkou je len približne 20 dní ročne, keď sú podmienky menej priaznivé.

Technológia je pritom flexibilná z hľadiska nasadenia. Môže fungovať ako komunitné riešenie pre celé dediny, ale aj ako menší systém pre jednotlivé domácnosti. Práve táto škálovateľnosť z nej robí mimoriadne perspektívny nástroj pre oblasti s obmedzeným prístupom k infraštruktúre.

Nový systém tak ukazuje, že riešenie jedného z najväčších globálnych problémov môže byť jednoduchšie, než sa zdá. Stačí efektívne využiť to, čo máme doslova nad hlavami.

Čítajte viac z kategórie: Novinky