Dostęp do czystej i pitnej wody w odległych obszarach jest czymś, co jest potrzebne do rozwiązania globalnych problemów z wodą. Biorąc pod uwagę problemy klimatyczne, z którymi mamy obecnie do czynienia, są firmy które pracują nad tym aby opracować nową technologię, która wykorzystuje słońce do oczyszczania wody, która jest wydobywana z ziemi. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej podstaw na ten temat – czytaj dalej, a jeśli to że wykonujemy badania naukowe SajTom o tym charakterze interesuje Cię bardziej – skorzystaj z odnośnika.
Zmiany klimatu szybko zmieniają ilość dostępnych zasobów wodnych. W miarę jak zmiany klimatu ogrzewają atmosferę, następuje zmiana intensywności opadów i przepływu wody w zlewniach, a także w środowisku morskim. Zmiany te prawdopodobnie wpłyną na istniejące programy mające na celu ochronę jakości zasobów wodnych.
Ten nowy model to system wykorzystujący światło słoneczne i proces fotokatalizatorów do oczyszczania zanieczyszczonych cieczy z dużą szybkością reakcji, która poprawia dostęp do czystej wody tam, gdzie jest najbardziej potrzebna.
Pomysł ten polega na użyciu dwutlenku tytanu jako fotokatalizatora, a po wystawieniu na działanie promieniowania UV fotokatalizator tworzy reaktywne cząsteczki tlenu, które wiążą zanieczyszczenia. System opiera się na związkach fotokatalitycznych i świetle UV – ich właściwości są tutaj niezbędne do usuwania toksycznych pierwiastków, w tym:
- arsenu
- sześciowartościowego chromu
- innych różnych bakterii, które znajdują się w wodzie
Konstrukcja działa wyjątkowo dobrze na dużych powierzchniach, takich jak ziemia, ponieważ zapewnia więcej wiążącej przestrzeni do przyłączenia cząsteczek organicznych. Większa powierzchnia odgrywa ważną rolę w osiąganiu dobrze przetworzonej aktywności fotokatalitycznej.
Aby przetestować skuteczność fotokatalizatorów, naukowcy badają sposób, w jaki rozkładają barwnik rodaminy B w wodzie. Badania wykazały iż w ciągu czterech godzin od ekspozycji na światło słoneczne około 92 procent barwnika zniknęło, co jak da się zauważyć jest znacznie szybsze niż w innych procesach. Ta sama koncepcja zostanie zastosowana do usuwania zanieczyszczeń z wód gruntowych Ziemi.
Omawiana tutaj technologia zawiera dwa główne etapy rozwoju:
- wysoką zdolność do rozkładu substancji toksycznych
- wysokie prędkości przetwarzania
Początkowy etap polega na wykorzystaniu produkcji fotokatalizatorów, gdy są one wystawione na działanie światła UV, aby reagować na toksyczne substancje chemiczne w celu oczyszczenia. Ostatni etap polega na rozpuszczeniu materiałów, gdy cząstki się pobudzą, a TiO2 zostanie uwolniony ze zeolitu do cieczy.
Ponieważ tego rodzaju technologia jest napędzana światłem słonecznym, oferuje nowy sposób uzyskania czystej i bezpiecznej wody, która jest ekonomiczna i przyjazna dla środowiska.
Istota kontynuowania badań nad wykorzystaniem procesów fotokatalicznych
Zbyt duża część światowej ludności nie ma dostępu do czystej wody – szczególnie mocno widać to na obszarze Indii. Wody podziemne w wielu indyjskich regionach są już zanieczyszczone toksyczną substancją znaną jako arsen i sześciowartościowy chrom.
Szacunkowa liczba 50 milionów ludzi w Indiach prawdopodobnie cierpi z powodu problemów zdrowotnych wynikających z picia niebezpiecznej wody. Omawiana tutaj nowa technologia wodna może potencjalnie pomóc milionom mieszkańców obszarów wiejskich i odległych Indii (!) i nie tylko.
Jakie to szczęście, iż są międzynarodowe firmy które planują produkcję ciężarówek do oczyszczania wody, które są łatwo wyposażone w taką technologię. Dzięki takim inicjatywą będzie ona mogła zostać wykorzystana w obszarach wymagających czystej wody. Z kolei lokalni pracownicy wodociągowi będą mogli korzystać z systemu uzdatniania wody w krajach rozwijających się – więc również i w naszym kraju są szerokie możliwości zastosowania tych innowacyjnych rozwiązań technologicznych.
Oczywiście ten nowy system nadal jest w fazie produkcji, ponieważ chodzi nie tylko, by działał ale też należy również nad obniżeniem kosztów technologii i wymagań konserwacyjnych systemu oczyszczania wody, dzięki czemu będziemy mieć podczas jego użycia pewność, iż jest absolutnie ekologicznie zrównoważony.
Rozważana w tym wszystkim jest efektywność różnych systemów procesów fotokatalitycznych niszczących utlenianie związków organicznych różnych klas. Wykazano bowiem, że metody fotokatalityczne mogą znacznie zwiększyć szybkość i głębokość (aż do całkowitej mineralizacji) procesów rozkładu substancji toksycznych. Zatem, zastosowanie fotokatalizy w tworzeniu technologii uzdatniania wody jest obiecującym kierunkiem w rozwiązywaniu problemów środowiskowych hydrosfery.
Fotokataliza w uzdatnianiu wody – dlaczego jeszcze jest to absolutnie istotny kierunek badań?
Globalny charakter działalności człowieka w odniesieniu do rozwoju przemysłu, kompleksu rolno-przemysłowego i transportu stwarza problemy ekologiczne jako najbardziej aktualne. W połowie ubiegłego stulecia skala oddziaływania na środowisko zaczęła przekraczać zdolność adaptacyjną biosfery, co spowodowało:
- zaburzenia w wielu miejscach naturalnej ewolucji równowagi ekologicznej
- pogorszenie warunków życia organizmów żywych
- zniknięcie niektórych gatunków biologicznych
Tutaj jak najbardziej istotną rolę odgrywa fakt zminimalizowania zanieczyszczenia naturalnej wody przez nieoczyszczone ścieki z produkcji przemysłowej i rolniczej, jak również zanieczyszczenia wody przez szkodliwe mikroorganizmy. W wyniku działania różnych czynników zewnętrznych (światło, temperatura, wilgotność itp.) dochodzi do degradacji substancji toksycznych i tworzenia nowych substancji, w tym substancji bardziej toksycznych. Wraz z procesami biologicznymi zachodzi szereg procesów fizykochemicznych w hydrosferze, a badania naukowe i praktyczne rozważanym systemem w aspekcie środowiskowym zdaje się wskazywać iż fotokataliza badania i projekty, czyli możliwość skorzystania z przeprowadzenia utleniania materii organicznej może to zmienić na lepsze i przyczynić się do ogólnej poprawy jakości wody w dowolnym miejscu na świecie.