Yeni Hızlı ve Çevreci Su Dezenfeksiyonu Metodu
Toplum sağlığı için içilebilir suya sahip olmak önemlidir ancak bunun için kullanılan dezenfeksiyon yöntemleri çevreye zararlıdır. Merkezi su sistemlerinde kullanılan klorin, ucuz ve kolay bir yöntemdir ancak beraberindeki kimyasal yan ürünleri yüzünden pahalı bir yöntemdir.
Georgia Enstitü Teknolojisi araştırmacıları suyu dezenfekte etmek ve bunun yanı sıra enerji tüketimi, maliyetini ve çevresel zararını düşürmek için elektrikli küçük şokları kullandılar. Teknoloji, elektrik şebekelerine ya da baterilere entegre edilebilir.
Carlton S. Wilder İnşaat ve Çevre Mühendisliği Okulu’nda Yardımcı Doçent Xing Xie, “Bu yeni bir dezenfeksiyon teknolojisi ve biz bunu ilk olarak küçük ölçekte göstermek istiyoruz. Daha sonrasında, kullanım noktaları ya da şebeke dışı su arıtım noktaları gibi gerçek-Dünya uygulamalarında uygulamayı planlıyoruz” dedi.
Xie ve Po-Doktora Araştırmacısı Ting Wang çalışmayı, Nature Water dergisinde “Ulusal İleri Elektrik Alan Denemeleri ile gerçekleştirilen Nanosaniye Bakterileri İnaktivasyonu” başlığıyla yayınladı.
Elektriğin Yerelleştirilmesi
Konvensiyonel elektrik alan denemeleriyle (CEFT) gıda pastörizasyonu yapılabilirken yüksek maliyet gerektirdiğinden, içme suları dezenfeksiyonu yaygınlaşmamıştır. Su ve bakteriler elektriğe maruz kaldığında, bakterilerin hücre zarları bir devredeki kapasitör gibi davranır. CEFT’de suyun düşük iletkenliği söz konusudur. Sudaki düşük iletkenlik, nanosaniye itmeleriyle oluşan yükü az ileterek; zarda gerekli yükün depolanmasını engeller. Böylece bakterileri yok etmek için gerekli yükü olmaz.
Araştırmacılar, elektriği doğrudan bakterilere ileten, bir elektrik alanı (LEEFT) geliştirdiler. Elektrotlar, elektriğe bağlandığında, anında konsantre yükleri oluşturan altın nano uçlara sahiptir. Bu da yüklerin zara gitmesini ve bakterilerin çok daha hızlı yok olmasını sağlar.
Wang, “Bakterilerin, nanosaniye itmeleri ile bu kadar kısa sürede inaktivasyon sağlaması bizim için sürprizdi. Çünkü nanosaniye itmelerinin teorik olarak, konveksiyonel elektrik alan denemelerinde (CEFT) bakterileri yok etmeleri imkansızdı. Çünkü zarlar, bakterileri yok etmek için uzun süreli bir desteğe ihtiyaç duyarlar. Ancak LEEFT teknolojisinin nano dalgaları ve nano yapıları, bakteri hücrelerinin nano metalleri kullanarak direkt yüklenmesini sağlar ve suyu hızlıca dezenfekte eder” dedi.
Elektrik İnovasyonu
Teknolojiyi test etmek için bir çipin elektrot kenarlarında altın nano dalgaları imalatı yapılır. Daha sonrasında Staphylcoccus bakterileri çipe eklenir. Bu bakteriler laboratuvarlarda kullanılır, su sistemlerinde sık sık bulunmaktadır. Bir sonraki işlem ise elektrik itmelerini eklemek ve bakterilerin mikroskop altında gerçek zamanlı verdikleri reaksiyonları izlemektir.
200 nanosaniyede 40 kV/cm elektrik verildiğinde, nano dalgaların bakterileri yok etme başarısı %95’tir. CEFT ile LEEFT kıyaslandığında; LEEFT, uygulanan elektriksel alan kuvvetini 8 kat daha azaltmaktadır ve deneme sürelerini 1 milyon kat kısaltmaktadır.
Wang, “Keşfettiğimiz nanosaniye itmeleri LEEFT ile bakterileri yok edebilir ancak diğer durumlarda işe yaramaz” dedi. Bu nanosaniyelik arıtmalar suyun dezenfekte olurken ihtiyaç duyduğu elektrik miktarını azaltır, böylece ekonomik sanitasyon seçeneği olur ve çevreye daha az zarar veren temiz su üretme geleceği vaat eder.
Kaynak : sciencedaily.com
