Endast 42 procent av nigerianerna har tillgång till dricksvatten. Resten av befolkningen måste gå direkt till källan i floder eller naturliga dagvattenreservat, som kunde renas av Slingshot. Se fler gröna vetenskapsbilder. Getty Images/ Pascal Parrot/ Frilansare För många människor, att dricka vatten på de hetaste dagarna är inte lika lätt som att fylla ett glas i kranen. Istället, de går mil till närmaste brunn. Eller så betalar de stora bråkdelar av sina inkomster - mer än genomsnittspersonen i ett utvecklat land betalar - för att ha en distributörsvagn i vatten, som kanske inte ens är ren. Ungefär var sjätte person, från 2005, kunde inte komma åt rent vatten [källa:FN]. Men ingen kan leva utan vatten, så det är ofta att människor som inte har tillgång till rent vatten tillför att de dricker vatten som är fyllt med kemikalier eller som är befolkade av sjukdomsframkallande organismer, som kan döda barn och förkorta vuxnas liv.
Med detta i åtanke, det är lätt att förstå varför Världshälsoorganisationen satte tillgång till säkert dricksvatten på sin lista över millennieutvecklingsmål, eller mål att nå 2015 [källa:WHO]. Men går det att göra? Varje ficka med människor som lider av vattenstress behöver en prisvärd metod som passar de lokala förhållandena och livsstilen. Klortabletter och lerkrukor, kok- och tygfilter, solfat och regnfat, och filterutrustade sugrör som kan bäras på ett halsband har alla prövats, men vissa människor saknar fortfarande en metod som fungerar för dem [källor:EPA, ID, EAWAG, Vestergaard].
En viss välkänd ingenjör har en produkt att lägga till blandningen. Här är en ledtråd:Han åker Segway. Dean Kamen, som uppfann Segway och flera banbrytande medicintekniska produkter, har lagt ett decennium av arbete på en vattenrenare som han kallar "Slingshot". Namnet är en referens till historien om David och Goliat - till Kamen, vattenburna sjukdomar är en Goliat av ett problem, och teknik är slangbotten [källa:Richardson]. Läs vidare för att lära dig hur renaren fungerar.
InnehållFrån utsidan, vattenrenaren ser ut som en svart låda. Det är ungefär lika stort som ett sovsalskylskåp. Inuti, det finns ett system för att rena vatten som faktiskt är ganska gammalt och vanligt. Läkemedelsföretag använder samma metod för att rena vatten för användning i läkemedel [källa:MECO]. Den amerikanska marinen har använt metoden för att avsalta dricksvatten [källa:MECO].
Läkemedelsföretag och ubåtversioner är inte praktiska för utvecklingsländer, fastän. De är för stora för att flytta och behöver tekniker i jour. Slingshot är enklare och mer bärbar.
Alla dessa renare fungerar efter ångkompressionsdestillation . Kamen sprang en gång en delvis lista över vad denna process kan rena:havet; vatten spetsat med arsenik, förgifta, tungmetaller, virus och bakterier; vätska på en kemisk avfallsplats; eller innehållet i en latrin [källa:Comedy Partners]. Anmärkningsvärt, allt som krävs är kokande och återflytande av vatten vid exakta temperaturer. Låt oss se hur det fungerar.
Kamens svarta låda ansluter först till en elkälla. Nästa, du kopplar den till en vattenkälla genom att släppa slangen i lite vatten. Det smutsiga vattnet sugs in i systemet, där den värms till kokpunkten (212 grader Fahrenheit eller 100 grader Celsius). Sedan, det går in i en förångare, där det värms upp lite mer och kokar [källa:Pacella]. Redan, vissa föroreningar går förlorade. Allt som kokar vid varmare än 212 grader F (100 grader C) - stenar, smuts, salt - stannar i förångaren och tappas ut. Bakterie, virus, ägg och sporer träffas två gånger:De stiger inte med ångan i förångaren och pastöriseras av värmen i renaren.
Ånga stiger från förångaren till en kompressor. Kompressorn pressar ångan lite, höja temperaturen lite över 212 grader F. Ångan rinner in i en yttre kammare vars väggar är cirka 212 grader F, skapa ytterligare ett filtreringssteg [källa:Pacella]. Varje förorening som kokar vid kallare än 212 grader F, såsom bensen, förblir en gas och ventileras ut. Endast rent vatten kondenserar på väggarna.
Det rena vattnet droppar in i en sista kammare, redo att tappas ut. Men det finns ett problem:Vattnet är fortfarande varmt. Eftersom varmt vatten skulle vara hemskt en varm dag, maskinen kyler den med en smart metod. Det rinner inkommande och utgående vattenströmmar förbi varandra, så smutsigt vatten värms till 212 grader F och utgående vatten kyls till yttertemperaturen. Detta trick för värmeåtervinning kallas a värmeväxlare för motström .
Medan Slingshot är en kraftfull renare, det finns en fångst. Läs vidare för att ta reda på vad det är.
Dean Kamen, vänster, sitter på en energieffektiv Stirling-motor som han använde i Bangladesh för att skapa el med metangas som genereras av kogödsel. Associated Press/Jessica Hill Slingshotet skrubbar inte föroreningar - från de skyldiga som orsakar kolera till tyfus - gratis från vatten. Den behöver el. Det är inte mycket el, dock - ca 1 kilowatt, vilket bara är kaffebryggarens krav.
Men el kan vara svårt att hitta på platser som behöver rent vatten. I städer med elnät, renaren kan anslutas till ett vägguttag. Om det inte finns något elnät, renaren kan anslutas till en dieselgenerator, vilket är vad många sjukhus utanför nätet använder för att driva utrustning. Men i den avlägsna öknen eller busken, där diesel är opraktiskt, Kamen kan föreslå sin Stirling -motor.
Stirlingmotorer behöver bara en värmekälla och kyla för att fungera. Värmen och kylan expanderar och komprimerar en gas för att få kolvar att pumpa. Du kan se hur de fungerar i artikeln How Stirling Engines Work. Design som kräver värme, som Kamen gör, kan bränna nästan vad som helst, från fotogen till metan från sönderfallande kogödsel. Som en källa till kyla, de kan använda luft. Så material för att köra dessa Stirling -motorer kan hittas nästan var som helst.
Kamen's Stirling är mer än en motor - det är också en generator. (Motorer omvandlar bränsle till rörelse, och generatorer omvandlar rörelse till elektricitet.) En extra del gör att Kamens Stirling -motor kan producera el. När motorns kolvar pumpar, de vrider en magnetisk rotor. Rotorn roterar inuti en metallspole, som skapar en aktuell [källa:Van Arsdell].
När du kör på Stirling -generatorn, Slingshot ansluts till den med en strömkabel [källa:Kamen]. En version av Kamen's Stirling producerar 1 kilowatt - tillräckligt för att köra vattenrenaren [källa:Kamen].
Men de två enheterna kan passa ihop ännu mer harmoniskt. Generatorn råkar göra mycket extra värme när den bränner bränsle - upp till 85 procent av den används inte. Men när generatorn och renaren är anslutna med ett rör, varm luft kan blåsa in i renaren. Där, det kan fungera, uppvärmning av inkommande vatten och omgivande renare som en jacka, fånga värme inuti [källa:Kamen]. Med hjälp av generatorn, renaren kan bli ännu mer effektiv.
Stirlingmotorer är svåra att göra eftersom några av koncepten är knepiga att utföra, och det är utmanande att massproducera dem till ett överkomligt pris. Men vissa företag marknadsför Stirling -motorer, och DEKA (ett forsknings- och utvecklingsföretag grundat av Kamen) hoppas att dess design kommer att göra det ännu enklare [källa:WhisperGen].
Nu när vi vet vad Slingshot är och på ett sätt kan den drivas, låt oss titta på varför det kan vara tilltalande för en by som behöver rent vatten.
Låt oss säga att du bor i en by på 100 personer. Närliggande, det finns en bäck. Tyvärr, dina och dina grannars uthus tömmer i den. När du behöver dricksvatten, du måste gå 10 kilometer till en brunn och släpa en liten vattentillförsel hem i kannor eller så dricker du vattnet och tar chansen. Hur skulle Slingshot hjälpa dig och ditt samhälle?
På en dag med rinnande strömvatten genom Slingshot, du skulle kunna göra 264,2 gallon (1, 000 liter) rent vatten [källa:Schonfeld]. Eftersom varje bybor använder cirka 5,3 gallon (20 liter) vatten om dagen för att dricka, matlagning, och bada, som är typiskt i en by i utveckling, en Slingshot kunde leverera tillräckligt med vatten för att stödja behoven i hälften av byn [källa:FN]. Det här låter bra - men hade byn råd med det?
Förutsatt att samhället har elektricitet för att driva Slingshot, det skulle behöva $ 1, 000 till $ 2, 000 för att köpa en [källa:Schonfeld]. Varje bybo kunde tjäna in $ 10 till $ 20, men det är mer än en veckas lön på många ställen [källa:FN]. Mer realistiskt, vissa medlemmar i samhället kan få ett lån, köp Slingshot och sälj sedan rent vatten till resten av byn till ett överkomligt pris (kanske tre cent per gallon eller en cent per liter) tills maskinen är betald [källa:Schonfeld].
OK, så du vet vad det kommer att kosta ekonomiskt, men vad är det mer att tänka på? Vilka är fördelarna och nackdelarna med att använda Slingshot?
En bekvämlighet med Slingshot -systemet är att byn inte skulle behöva en expert för att köra renaren. Instruktionerna är superenkla - du stoppar slangen i smutsigt vatten och trycker på en knapp. Denna enkelhet gör systemet säkert att använda med lite utrymme för mänskliga misstag eller olyckor. Ett annat plus är att vattnet inte ska ha någon kemisk eftersmak tack vare destillationsprocessen.
Medan systemet kräver ett enkelt tryck på en knapp, du skulle fortfarande behöva skaffa vatten till renaren. Vanligtvis, det betyder att antingen transportera smutsigt vatten till renaren eller att placera renaren nära den smutsiga vattentillförseln. Renaren är för tung för en person att bära, så att flytta det skulle kräva lite man- (eller kvinna-) makt. Och slutligen, maskinens rörliga delar kan så småningom gå sönder och kräva service eller byte, vilket skulle kosta pengar.
Läs vidare för att ta reda på vad som finns i horisonten för Slingshot.
Med hjälp av ny teknik som Slingshot, kanske någon dag kommer alla att ha tillgång till rent dricksvatten. Digital Vision/Getty Images Kamens företag testade Slingshot i Honduras. Av ett konto, resultaten var utmärkta [källa:Richardson]. Nästa steg är produktion. DEKA Research and Development söker en finansiär och en tillverkare för att hjälpa den att göra Slingshots. Enligt en rapport, Kamen kontaktade flera stora företag och privata stiftelser för finansiering, utan framgång [källa:Richardson].
Företaget tänker om hur man marknadsför Slingshots, i ett scenario, först sålde den till industrier för kommersiell destillering för att få den i produktion. Kamen har också nämnt bodegaer i Mexiko, tänker sig regioner som kan ansluta renaren till ett vägguttag men behöver ett billigt sätt att tillverka och distribuera rent vatten [källa:Richardson]. Det primära målet kvarstår dock - att få Slingshot till alla som behöver säkert dricksvatten.
Att tänka på det målet för tankarna till en utställning som nyligen kördes på National Design Museum. Utställningen, som har titeln "Design för andra 90 procent, "täcker ämnet design för fattiga befolkningar [källa:Smithsonian]. Martin Fisher, en maskiningenjör som arbetat med utvecklingsprojekt i Kenya i mer än 17 år, bidragit med en uppsats som beskriver hans designprinciper för de fattiga. Här är de första. Träffar Slingshot dem?
Fisher tillägger att om en enhet inte kommer att göra någon omedelbar vinst utan kommer att spara pengar, det borde inte sälja för mer än kostnaden för en kyckling på den lokala marknaden. En kyckling, som den här enheten, är en prisvärd, enstaka lyx för fattiga familjer. Men om enheten kostar mer, bara medelklassen kommer att köpa den, och denna grupp har redan pengar för sina grundläggande behov [källa:Fisher].
Även om Fishers principer är rimliga för många produktdesigner som utvecklats för fattigare befolkningar - LifeStraw passar verkligen några av dessa kriterier - de verkar inte tillämpliga på Slingshot eftersom det är ett system som kommer att ge en stor befolkning, snarare än en individ. Och, även om det är lätt att hålla med Fishers påstående om att fattiga människor behöver tjäna pengar, det finns en varning att tänka på; är det verkligen deras "bästa" behov? Det är troligt att många skulle hävda att tillgång till rent dricksvatten kräver högsta fakturering.
