Rent vann med nanoteknologi

Australske forskere har funnet opp en ny metode som kan fjerne bakterier, kjemikalier og virus fra vann. Med resirkulerbare materialer og minimalt med energi kan svært forurenset vann gjøres drikkbart på under en time.

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)
(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)

Nanoteknologi

En av hovedgrunnene til at nanoteknologi er så interessant for forskere, er at mange strukturer i naturen er i denne størrelsesordenen.

En nanometer er én milliondels millimeter.

Nanoteknologi er fellesbetegnelsen for all teknologi som opererer i dette størrelsesforholdet, og teknologien forventes å revolusjonere de fleste sektorer de kommende tiårene.

Helse, energi, miljøvern og industri kan gjøres mer bærekraftig og effektiv ved hjelp av denne nye teknologien.

Professor Peter Majewski og PhD-studenten Chiu Ping Chan ved University of South Australia har skapt et helt nytt konsept for rensing av vann.

Metoden er svært billig og kan være tilgjengelig for kommersiell bruk allerede om to år.

- Vi har utviklet en svært enkel og effektiv metode som verken krever mye energi, ekspertise eller vedlikehold, sier professor Majewski til forskning.no.

Urent vann et globalt problem

I følge en rapport fra UNESCO dør over 6 000 mennesker hver dag som følge av urent vann og dårlig tilgang til drikkevann. I den tredje verden er mangelen på rent vann i ferd med å bli et gigantisk sosioøkonomisk problem.

I følge rapporten er organisk avfall i vann hovedårsaken til sykdommer som diaré, ormeinfeksjoner og andre smittsomme sykdommer.

I tillegg består mesteparten av forurensningen av organisk materiale fra industrien, som fra produksjon av papir, jern, lær, tekstiler og olje.

Også kunstig organisk materiale som insektmidler kan fanges opp ved hjelp av denne metoden. Å bli kvitt organisk avfall fra drikkevann har til nå vært svært ressurskrevende.

Med nanoteknologi kan det gjøres mye billigere og mer effektivt. 

Kvarts, hydrokarboner og elektrostatisk energi

Professor Peter Majewski ved University of South Australia i Adelaide har jobbet med rensing av vann ved hjelp av nanoteknologi de siste fem årene.

Teknikken han har vært med på å utvikle, går ut på at bitte små partikler av silisiumoksid, eller kvarts, blir dekket av et nanometer tynt lag av et aktivt materiale bestående av hydrokarbon.

Dette tynne laget er dannet gjennom en såkalt kjemisk selvbyggende prosess, så for å danne materialet trenger man bare å røre de to ingrediensene sammen.

Deretter lades kvartspartiklene med enten positiv eller negativ ladning. Skal vann renses for organisk materiale, som er negativt ladd, så blir kvartspartiklene positivt ladd.

Skal man avsalte vann, lades partiklene med negativ spenning fordi salt er positivt ladd.

Når pulveret så blandes i vannet, sørger den elektrostatiske spenningen for at saltet eller de organiske materialene binder seg til kvartspulveret.

Deretter kan vannet filtreres gjennom en vanlig sil, ifølge Majewski.

Enkelt og bærekraftig

Konvensjonelle metoder for rensing av vann, som for eksempel desalinering og bruk av ultrafiolett lys for å drepe bakterier, er ofte svært ressurskrevende og dyrt.

(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)
(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)

Det meste av nanoteknologi er fortsatt i utviklingsfasen, men det ser ut til at det kan bli svært kostnadseffektivt og få mange unike bruksområder.

Majewski sier at en av de viktigste fordelene med denne metoden er at det ikke trengs noen ekspertise for å rense vannet.

Derfor kan denne metoden bli svært hjelpsom i katastrofeområder hvor vann må gjøres drikkbart fort og billig. Han ser for seg at kvartspulveret og siler kan deles ut til folk slik at de kan rense vannet sitt selv. 

- Et annet svært viktig element er at denne metoden faktisk fjerner det organiske materialet og ikke bare dreper bakteriene, sier Majewski.

- Så etter at vannet så er filtrert, er det ikke fullt av døde bakterier og avfallsstoffer fra desinfiseringstabletter eller andre ting.

Forsøk med tarmbakterier og poliovirus

I ett av forsøkene ved University of South Australia ble tarmbakterien Cryptosporidium parvum forsøkt fjernet fra drikkevann.

Her ble et par gram av kvartspartiklene rørt inn i vannet i en times tid, etter at de var dekket av det nanotynne laget med hydrokarbon. Så ble vannet filtrert.

Det ble klart at den elektrostatiske effekten hadde festet tarmbakteriene til kvartspartiklene, og bakteriene kunne dermed trygt filtreres ut.

Forskerne testet også den samme metoden på poliovirus med høy grad av suksess. Over 90 prosent av viruset kunne fjernes fra vannet etter bare 20 minutters kontakt med kvartspulveret.

Kommersialisering om kort tid

Majewski sier til forskning.no at det er stor interesse for metoden, selv om den fortsatt er i utviklingsstadiet. Han er i kontakt med vannrensefirmaer over hele verden, og tror at metoden vil bli kommersialisert i løpet av kort tid. 

- Det er foreløpig vanskelig for oss å fastsette hvor mye denne metoden kommer til å koste, men det er allerede klart at den kan bli svært konkurransedyktig ved mange bruksområder, sier Majewski.

- I tillegg krever denne metoden svært lite energi, noe som blir en større og større utgiftspost for næringslivet, forklarer han.

I første omgang tror Majewski at metoden vil være mest interessant for industri og landbruk hvor vannet ikke må renses til drikkekvalitet.

Referanser:

UN/WWAP (United Nations/World Water Assessment Programme), 2003, 1st UN World Water Development Report: Water for People, Water for Life, Paris, New York and Oxford, UNESCO (United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization) and Berghahn Books

Majewski, Peter J. & Chan, Chiu Ping, Water purification by functionalised self-assembled monolayers on silica particles, International Journal of Nanotechnology, Vol. 5, 2008

Majewski, Peter J. & Chan, Chiu Ping, Removal of Cryptosporidium Parvum by Silica Coated with Functionalized Self-Assembled Monolayers, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 8, 2008

Majewski, Peter J., Removal of organic matter in water by functionalized self-assembled monolayers on silica, Separation and Purification Technology, Vol. 57, 2007

Powered by Labrador CMS