Att använda hydrogeltabletten för att rena vatten kräver ingen energitillförsel och skapar inga skadliga biprodukter. Kredit:University of Texas i Austin.
Så mycket som en tredjedel av världens befolkning har inte tillgång till rent dricksvatten, enligt vissa uppskattningar, och hälften av befolkningen skulle kunna bo i vattenstressade områden år 2025. Att hitta en lösning på detta problem kan rädda och förbättra liv för miljontals människor, och det är en hög prioritet bland forskare och ingenjörer runt om i världen.
Forskare och ingenjörer vid University of Texas i Austin har skapat en hydrogeltablett som snabbt kan rena förorenat vatten. En tablett kan desinficera en liter flodvatten och göra den lämplig att dricka på en timme eller mindre.
"Vår multifunktionella hydrogel kan göra stor skillnad för att mildra global vattenbrist eftersom den är lätt att använda, mycket effektiv och potentiellt skalbar upp till massproduktion, sa Guihua Yu, en docent vid Cockrell School of Engineerings Walker Department of Mechanical Engineering och Texas Materials Institute.
Yu och hans team publicerade nyligen sina resultat i tidskriften Avancerade material .
I dag, det primära sättet att rena vatten är att koka eller pastörisera det. Men det tar energi, plus mycket tid och arbete. Det är inte praktiskt för människor i delar av världen utan resurserna för dessa processer.
En hydrogeltablett utvecklad av ingenjörer vid University of Texas i Austin kan rena en liter flodvatten på en timme eller mindre. Kredit:University of Texas i Austin.
De speciella hydrogelerna genererar väteperoxid för att neutralisera bakterier med en effektivitet på mer än 99,999 %. Väteperoxiden arbetar med aktivt kolpartiklar för att attackera viktiga cellkomponenter hos bakterier och störa deras ämnesomsättning.
Processen kräver ingen energitillförsel och skapar inga skadliga biprodukter. Hydrogelerna kan enkelt tas bort, och de lämnar inga rester.
Förutom att rena vatten på egen hand, hydrogelerna kan också förbättra en process som har funnits i tusentals år – soldestillation, användningen av solljus för att separera vatten från skadliga föroreningar via förångning.
Soldestillationssystem stöter ofta på problem med biopåväxt, ansamling av mikroorganismer på utrustning som gör att den inte fungerar. De bakteriedödande hydrogelerna kan förhindra att detta händer.
"En mycket vaksam doktorand, Youhong Guo, upptäckte dessa hydrogeler oväntat när jag gjorde något annat, det vill säga rening av vatten med solljus, sa Keith Johnston, en professor vid McKetta-avdelningen för kemiteknik som ledde projektet.
Teamet arbetar för att förbättra hydrogelerna genom att öka de olika typerna av patogener och virus i vatten som de kan neutralisera. Och teamet är också i färd med att kommersialisera flera prototyper.
Att skala upp hydrogelerna skulle vara enkelt, säger forskarna. Material för att göra dem är billigt, och syntesprocesserna är enkla och förblir så i stor skala. Och de kan enkelt kontrollera formen och storleken på hydrogelerna, gör dem flexibla för olika typer av användningsområden.
