Строго кажучи, чистою питну воду не назвеш. З точки зору хіміка, чиста вода - це дистилят, вільний від будь-яких домішок і мікроорганізмів. Для мікробіолога чиста вода є ідеальним середовищем для бактерій. Для нас чиста вода - це рідина, збагачена мінералами, яку можна пити щодня без ризику для здоров'я.
На сьогоднішній день не існує єдиного універсального методу очищення прісної води – його вибір залежить від складу води, вимог до неї та сфери її подальшого використання. Наприклад, існують озонові, осмотичні, фільтраційні та іонні системи очищення, кожна з яких має свої плюси і мінуси.
Найперспективнішою поки що є технологія нанофільтрації. Цей метод дозволить ефективно усунути навіть галогенорганічні та хлорвмісні домішки у воді без використання агресивних реагентів. Нанофільтрація використовується в Голландії, США та Франції. Цей спосіб є одним з найдорожчих, тому не отримав широкого застосування. Навіть у країнах, де використовується технологія нанофільтрації, це роблять лише для спеціального очищення води.
Методи фільтрації води майбутнього
Нановолокно
Корейські дослідники представили нову технологію, яка робить морську воду придатною для пиття за лічені хвилини. Вчені використовували процес мембранної дистиляції, що дозволило досягти 99.9% очищення води від солі. Вони впевнені, що рішення полегшить кризу питної води, яка посилюється зміною клімату.
Нове дослідження детально описує метод очищення морської води за допомогою мембрани з нановолокна як сольового фільтра. Хоча вчені вже використовували мембранну дистиляцію раніше, вони зіткнулися з проблемою, яка уповільнювала процес. Якщо мембрана ставала занадто вологою або заливалася водою, вона більше не могла відокремлювати сіль.
Тому вченим довелося почекати, поки мембрана висохне, або придумати додаткові рішення, наприклад, використовуючи повітря під тиском, щоб звільнити захоплену воду з пор.
Новітні опріснювальні установки
Дослідники Даляньського морського університету в Китаї розробили нову опріснювальну установку, яка може плавати на поверхні морської води, ефективно поглинати сонячну енергію та використовувати це тепло для випаровування води.
Сам блок складається з трьох шарів: основна частина - пінополіетилен, який допомагає йому плавати і виконує роль теплоізолятора. Зовні поролон загорнутий у спеціальний папір – абсорбуючий матеріал, який використовується в одноразових підгузках. Він піднімає воду на поверхню.
Важливо відзначити, що пристрій дозволяє уникнути однієї головної помилки – забруднення через накопичення солей на поверхні. З часом це знижує його ефективність.
Під час тестування команда виявила, що шар солі не утворився. Це означає, що спеціальні пори на покритті блоку відводять сіль і скидають її назад у морську воду. Інша перевага, за словами команди, полягає в тому, що паперовий матеріал можна повторно використовувати понад 30 разів.
Каталізатор із наночастинок золота паладію
Хіміки з Кардіффського університету створили каталізатор для миттєвої дезінфекції води на основі частинок паладію та золота.
Автори роботи виявили, що при синтезі H2O2 виникає безліч інших молекул, що містять кисень, які взаємодіють з мікробами в десятки і сотні мільйонів разів активніше, ніж перекис і хлор.
Такий рівень бактерицидної активності цих сполук, як відзначають Хатчінс і його колеги, дозволяє практично миттєво очищати воду від мікробів, спор та інших органічних забруднень, які можуть негативно впливати на здоров'я людини.
Гнучка мембрана
Хіміки з Каліфорнійського університету в Берклі знайшли спосіб полегшити видалення з води токсичних металів, таких як ртуть і бор.
Новий мембранний метод видаляє майже 100% токсичних металів і відновлює цінні метали для подальшого використання або утилізації. За словами авторів, мембрану легко інтегрувати в поточні системи очищення води.
У процесі розробки хіміки з Каліфорнійського університету в Берклі синтезували гнучкі полімерні мембрани з наночастинками, які можна налаштувати для поглинання певних іонів металів, таких як золото чи уран.
Мембрану можна налаштувати на певний тип частинок, які вона поглинатиме.
Дерев'яні фільтри
Вчені Массачусетського технологічного інституту використали заболонь неквітучих дерев для створення фільтра для питної води з природних матеріалів.
Вони створили нові ксилемні фільтри, які відфільтровують патогени, такі як E. coli та ротавірус. Лабораторні дослідження підтвердили, що їх розробка видаляє бактерії із забруднених джерел і ґрунтових вод. Вчені також розробили прості методи продовження терміну придатності фільтрів. В результаті дерев'яні диски можуть очищати воду не менше двох років.
Наслідки нестачі води
Відсутність чистої води змушує людей використовувати для пиття неякісну воду, що несе підвищений ризик шкоди здоров’ю. Вживання забрудненої прісної води призводить до погіршення умов проживання, розвитку важких захворювань – аж до смерті.
Через дефіцит води існує практика зберігання води в будинках, що може значно збільшити ризик зараження та створити середовище, сприятливе для розвитку шкідливих бактерій. Серйозною проблемою є і гігієна: люди не можуть нормально вмитися, випрати одяг і підтримувати чистоту вдома.
Якщо не вжити заходів, то до 2030 року майже 5 мільярдів людей залишаться без задовільного очищення води – близько 67% населення світу.
Сьогодні на кожного жителя Землі припадає приблизно 750 м³ прісної води на рік, до 2050 року ця кількість зменшиться до 450 м³. До 80% країн світу опиняться в зоні, яка за класифікацією ООН віднесена до категорії нижче межі дефіциту води.
Тільки в Африці до 2020 року через зміни клімату в такій ситуації опиняться від 75 до 250 мільйонів людей. Нестача води в пустельних і напівпустельних районах спричинить інтенсивну міграцію населення.
Велика частина Індії вже страждає від нестачі питної води.
