ترکیب نانوسیم و نانولوله‌کربنی برای تولید فیلتر تصفیه آب

محققان سوئیسی با استفاده از ترکیب نانوسیم و نانولوله‌کربنی موفق به ساخت فیلتری شدند که می‌تواند تنها با استفاده از نور خورشید، آب را تصفیه کند.

دسترسی به آب آشامیدنی تمیز و سالم برای زندگی ضروری است. با این حال، آلودگی آب به دلیل شرایط محیطی و مدیریت ضعیف پسماند در مناطق خاصی از جهان معضلی جدی در دسترسی به آب آشامیدنی پاک و سالم است. این مشکل به ویژه در مناطق فقیر با محدودیت دسترسی به برق، که در آن روش‌های پیشرفته وجود ندارد، بسیار مهم است. منبع آب ناسالم با انتقال بیماری‌هایی مانند وبا، اسهال، اسهال خونی و حصبه مرتبط است.

اکنون، تیمی از دانشمندان به رهبری László Forró در EPFL فیلتر تصفیه آب جدیدی ایجاد کرده‌اند که از نانوسیم‌های دی‌اکسید تیتانیوم (TiO2) و نانولوله‌های کربنی استفاده می‌کند که از چیزی جز نور خورشید انرژی نمی‌گیرد تا به طور موثر آب را ضدعفونی کند.

نانوسیم‌های TiO2 به تنهایی می‌توانند آب را در حضور نور خورشید تصفیه کنند. اما در هم تنیدن نانوسیم‌ها با نانولوله‌های کربنی، موجب تشکیل یک ماده کامپوزیتی می‌شود که با پاستوریزه کردن آب، لایه‌ای از آلودگی‌زدایی به سیستم اضافه می‌کند و پاتوژن‌های انسانی مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها را از بین می‌برد.

آب آلوده از طریق یک لوله وارد این سیستم می‌شود، از یک فیلتر چند لایه که بین دو ورقه شیشه قرار گرفته است عبور می‌کند و از طریق یک لوله در پایین سیستم خارج می‌شود. هنگامی که نور فرابنفش از طیف مرئی نور خورشید به فیلتر برخورد می‌کند، باعث می‌شود کامپوزیت گروهی از مولکول‌ها به نام گونه‌های اکسیژن واکنش‌پذیر را تولید کند. این گونه‌ها شامل پراکسید هیدروژن، هیدروکسید و اکسیژن هستند و به‌عنوان کشنده‌های پاتوژن موثر شناخته شده‌اند.

این فیلتر قبلاً با موفقیت روی آب حاوی باکتری ایکولا، برای مطالعات بقای باکتری‌ها آزمایش شده است. نتایج نشان داد که این فناوری برای از بین بردن سایر پاتوژن‌ها نیز نباید مشکلی داشته باشد. این فیلتر آب برای حذف تمام عوامل بیماری‌زا از آب بسیار کارآمد است و حتی برای از بین بردن ریزآلاینده‌ها مانند آفت‌کش‌ها، بقایای داروها، لوازم آرایشی و غیره نیز نتایج امیدوارکننده‌ای نشان می‌دهد.

فرورو می گوید: «در سایه همکاری نزدیک بین شیمیدانان، فیزیکدانان و زیست شناسان، ما یک دستگاه تصفیه آب بسیار کارآمد را توسعه داده‌ایم که به هیچ منبع انرژی جز نور خورشید نیاز ندارد. نمونه اولیه ما می‌تواند آب آشامیدنی تمیز را حتی در مکان‌های دورافتاده برای جمعیت‌های کوچک تامین کند و به راحتی قابل افزایش مقیاس است. این فناوری یک دستاورد بزرگ است و محصول جانبی مهم این پروژه این است که تعداد زیادی از دانشجویان با استعداد و با انگیزه را جذب کرده است که به مسائل زیست محیطی و برای پایداری اهمیت می‌دهند.»