Независимо къде се намирате в света, професор Карл Линдън иска да можете да включите чешмата и да получавате чиста питейна вода. Това е основна, но жизненоважна необходимост, която все още липсва от големи суми в САЩ и страни с ниски и средни доходи.
"Хората заслужават надеждна, надеждна технология, когато става въпрос за нещо толкова важно, колкото водата," каза Линден, Надарен професор по устойчиво развитие в CU Боулдър. "Водните ресурси стават все по-оскъдни и трябва да мислим за следващото поколение ефективни и достъпни възможности за лечение."
Световната здравна организация изчислява, че около 785 милиона души нямат достъп до дори основна питейна вода филтрация, което ги прави уязвими за патогени като холера и дизентерия. Очаква се проблемът да се увеличи през следващите десетилетия поради нарастването на населението и увеличаването на стреса върху наличието на вода.
Технологията на лечение, междувременно, не се е променила много от повече от век. Химикалите за филтриране и дезинфекция на основата на пясък или въглероден диоксид се използват често в общините и в ежедневието , от домашните филтри "Брита" до хлорните таблетки. И двата метода имат своите ограничения, обаче: Филтрирането е скъпо, за да се доставят в селските общности в мащаб и химикалите могат да добавят неприятен вкус.
Карл Линдън гледа бактериалната култура в лабораторията си. Карл Линден инспектира оборудване за дезинфекция на питейна водаTop: Karl Linden (вляво) инспектира бактериална култура с дипломиран студент Тара Рандъл и постдокторант изследовател Бен Ма в лабораторията си; отдолу: Липа и Рандал проверяват инструментите за дезинфекция на питейна вода. (Кредити: Кейси Кас)
Linden, член на катедрата по гражданско, екологично и архитектурно инженерство, който е изследвал пречистването на водата в продължение на десетилетия, е фокусиран върху различно решение: ултравиолетова дезинфекция. UV лъчите могат да елиминират вредни патогени като E. coli и Giardia по скала от секунди в сравнение с минути, без вредни странични ефекти. И макар че не е нова идея – големите градове като Ню Йорк вече използват УЛТРАВИОЛЕТОВи лъчи в своите комунални услуги , това е исторически трудно да се събори до нивото на отделните потребители.
"UV е около в продължение на десетилетия и се използва в общински и промишлени пречистване на вода по света, но потенциалът му за по-нататъшни иновации и приложение е забавен поради използването на опасни, обемисти живачни пари," каза Липен. "Но ние се интересуваме от нови източници на ултравиолетови лъчи с уникални архитектури, които ще ни позволят да усъвършенстваме тази обещаваща технология."
Селска вода
През последните години, Лиден и колегите му са фокусирани изследвания върху UV лъчите, излъчващи диоди, които са по-малки (милиметри широки), нимбър и по-трайни. UV светодиодите могат да бъдат нагласени паралелно, с многоизлъчващи се диоди на вълната, за да се даде възможност за гама от рационализирани приложения.
Друго предимство: UV светодиодите са "мигновени" и не изискват никакво време за загряване, преди да започнат да щракат замърсители, което позволява на потребителите да спестят пари, като само работят с устройствата, когато те трябва да. Водата, изтеглена от кладенец, например, би била питейна веднага след бързо UV лечение, без да се отлага вкуса на хлора.
Линдън и неговите ученици наскоро завършиха първо-по-си-целогодишно проучване в Jamestown, Colorado, сравнявайки UV LED дезинфекция с установената хлорна обработка на града. Те установиха, че за град с около 500 души без голямо водно растение, UV технологията осигурява еднакво ефективни дезинфекционни възможности без добавените химикали. Новата технология струва само няколко долара на месец за електричество и може да работи директно от слънчевата енергия.
"Малките селски системи са естествено място, което да се започне с това", каза Линден. "Те имат по-голямата част от нарушенията на здравето, защото те обикновено нямат инженери и специализиран екип за пречистване на водата. Те може да разчитат на система, която не винаги работи правилно. Затова смятаме, че тази технология е чудесно решение, защото може да бъде управлявана дистанционно, автономно и захранвана от слънчева енергия, за да се намали притока на енергия."
По-рано тази година Linden спечели наградата за иновации в научните изследвания на фондацията за водни изследвания за постиженията си в областта на водната наука.
Лечение, което продължава
През следващите години следващите стъпки могат да включват интегриране на UV светодиоди директно в инфраструктурата. Linden предвижда смесители с диоди, вградени директно към крановете, които се активират веднага, когато включите водата. Неговата лабораторна група е започнала да търси начини за изграждане на диоди в тръби, за да създаде система от дезинфектант точки, смекчавайки растежа на биофилма в рисковите настройки като болници.
"Ние наистина се чувстваме като тази технология е устойчива и нагла да се революционизира това поле," каза Лиден. "Искаме да работим директно с повече мениджъри, за да помислим за тези подобрения, да опитаме нови неща и да свържем изследванията с практическите приложения."
В цялата страна, инерция по въпроса се строи. Тази есен, Министерството на енергетиката на САЩ обяви създаването на 100 милиона енергийни и водни обезсолителни глави, интердисциплинарно партньорство, което ще се съсредоточи върху изследвания и разработки в ранна фаза за енергийно ефективно и конкурентоспособно пречистване на водата. Усилията ще бъдат водени от Националния алианс за иновации в областта на водите, на който CU Boulder е основател на академичен партньор.
Линден, който ще ръководи усилията на CU Boulder под Хъб, казва, че престижната награда подчертава подновен интерес към справяне с водната сигурност, която винаги е била неговото призвание.
"Чувствам, че съм на мисия да тласкам обществото към следващото поколение подходи за лечение", каза той. "Някои иновации вече са се задържали и са придобили сцепление. Но ние имаме толкова много напредък в обществото и технологии като дистанционно наблюдение, анализ на данни и мониторинг в реално време, които все още не сме се възползвали напълно за сигурността на водата."
Linden е също така главен изследовател на Mortenson Center на CU Boulder в Global Engineering на 5-годишния проект за устойчиво wash Systems, който се фокусира върху поддържането на успешното внедряване на водни системи от организации като USAID за дълго време.
"В много страни с ниски ресурси виждаме как се поставя ръчната или водната система и лечението се настройва и работи за известно време, но след това в крайна сметка се разпада и напредъкът се губи", каза Лиден. "Тогава защо това и какво може да се направи по този въпрос? Тогава трябва да мислим по-цялостно за системата, която е на разположение за дългосрочно устойчиви водни услуги, и подобрени, интегрирани и иновативни технологии, като това, върху което работим в центъра на Мортенсън, е един от аспектите на решението."
Крайната цел? Вкарване на водни решения в ежедневието безпроблемно по целия свят.
"Вие включите кранче и водата излиза и вече е лекувана и дори не трябва да мислите за това," каза той. "Това е светият Граал."
