Nová hydrogelová tableta za hodinu vyčistí běžnou říční vodu  
Ve světě stále na řadě míst schází čistá voda. Praktickým řešením by mohly být hydrogelové tablety či zařízení, které za hodinu zlikvidují naprostou většinu bakterií díky peroxidu vodíku a částicím aktivního uhlí. Jejich použití je jednoduché a levné, stejně jako jejich výroba, v malém i ve velkém.
Hydrogelová tableta v akci. Kredit: University of Texas, Austin.
Hydrogelová tableta v akci. Kredit: University of Texas, Austin.

Jedním z hlavních problémů současného světa stále zůstává dostupnost čisté vody. Především v méně rozvinutých a méně bohatých oblastech se to, bohužel, doslova každý den týká velkého množství lidí. Tým americké University of Texas, Austin, vyvinul novou hydrogelovou tabletu, která nabízí zajímavé a praktické řešení. Prototyp této tablety v experimentech dokázal dezinfikovat říční vodu během jedné hodiny.

 

Guihua Yu. Kredit: University of Texas, Austin.
Guihua Yu. Kredit: University of Texas, Austin.

Běžnou metodou dezinfekce vody je její převaření. To ale spotřebuje dost času a energie, která nebývá vždy dostupná. Vědecké týmy se snaží tento problém řešit pomocí rozmanitých solárních systémů, grafenových filtrů nebo třeba dávkovačů chlóru. Stále ale zůstává prostor pro praktická řešení, která by mohla v dohledné době ulehčit život mnoha lidem, včetně těch chudých.

 

Guihua Yu a jeho kolegové vyvinuli postup, který je relativně jednoduchý, nenáročný a jeho použití nevyžaduje žádnou energii. Jde o hydrogelovou tabletu, která se prostě vhodí do určitého množství vody. Během jedné hodiny v této vodě zlikviduje 99,999 procent bakterií, aniž by po sobě zanechala nějaká rezidua či chemikálie, nebezpečné pro lidský organismus. Hydrogelová tableta sází na tvorbu peroxidu vodíku, který společně s částicemi aktivovaného uhlíku zabíjí bakterie rozvracením jejich metabolismu.

 

Logo. Kredit: University of Texas, Austin.
Logo. Kredit: University of Texas, Austin.

Podobné hydrogely by se mohly uplatnit i při vylepšování jiných technologií čištění vody, jako je například solární destilace. Tyto systémy fungují tak, že využívají sluneční svit k ohřevu a odpařování vody, kterou pak zachycují již bez kontaminantů. Problémem bývá, že takový systém snadno infikují rozmanité mikroby. Nový hydrogel by jim v tom mohl bránit.

 

Technologie hydrogelových tablet sice zatím existuje jen v malém měřítku, ale podle tvůrců nebude problém tyto hydrogely vyrábět ve velkém. Použité materiály a výrobní procesy nejsou podle nich drahé ani složité. Výsledný hydrogel je možné použití v libovolné velikosti a tvaru, podle potřeby. Jak říká Yu, jejich multifunkční hydrogel by mohl být průlomem v řešení globálního nedostatku čisté vody. V současné době technologii dále vylepšují a pracují na jejím komerčním využití.

 

Video: Yu Research@ UT-Austin: Hydrogel-Enabled Solar Water Purification & Atmosphere Water Harvesting

 

Literatura

New Atlas 10. 10. 2021.

Advanced Materials online 22. 7. 2021.

Datum: 12.10.2021
Tisk článku

Související články:

Fľaša s vodou namiesto lustra     Autor: Dagmar Gregorová (18.09.2011)
Přes filtr z pozoruhodného grafairu můžete vypít vodu z přístavu v Sydney     Autor: Stanislav Mihulka (20.02.2018)
Nové zařízení vytáhne s pomocí Slunce a hydrogelu pitnou vodu i z Mrtvého moře     Autor: Stanislav Mihulka (10.04.2018)
Původ vody a ropy na Zemi – pěkně to začíná do sebe zapadat     Autor: Josef Pazdera (20.07.2020)
Nový materiál promění slanou vodu na pitnou během 30 minut     Autor: Stanislav Mihulka (24.08.2020)
Čaj z chlorované vody     Autor: Josef Pazdera (17.09.2021)



Diskuze:

Biologické znečištění

Mojmir Kosco,2021-10-17 18:39:19

Vody je v oblastech s nedostatkem vody možné k pití ,asi ten menší problém .Zatím co já se nesmím Nilu ani dotknout bych bídně a v bolestech zhynul místní ho zhusta pijí ... Horší je chemické znečištění například solí, arsenem a pod. Myslím že z hlediska využití čištění na biologické agens tento hydrogel na chlór nemá

Odpovědět

Kontaminace?

Vinkler Slavomil,2021-10-16 09:46:19

O likvidaci po použití není řeč. H2O2 se sice rozloží, ale co ten zbytek?

Odpovědět


Re: Kontaminace?

Josef Hrncirik,2021-10-16 19:39:19

Katecholových derivátů je tam málo, ze sítě se budou uvolňovat pomalu a nejsou silně toxické. Při normálním pH se nebudou snadno oxidovat (stejně jako v zázračném gelu). Při nízkých koncentracích jsou snadno odbouratelné a nikde se nehromadí. Chitosan je rozumné hnojivo. Aktivní uhlí není iniciativní, natož příliš aktivní. Je aktivně inertní.

Odpovědět

účinnost

Pavel- Piskač,2021-10-12 14:08:36

Kolik vody (litrů) ta tableta vyčistí?

Odpovědět


Re: účinnost

Jan Novák9,2021-10-12 19:53:21

Určitě míň než krumpáč, lopata a pár týdnů práce na vykopání studny.

Chudí lidé na to rozhodne mít nebudou.
Tohle je řešení pro stav nouze, ale proč to nepoužít jako stabilní řešení když je to za cizí peníze...

Odpovědět


Re: Re: účinnost

D. Hruška,2021-10-12 23:46:03

Nemůžete v rámci PR tvrdit, že předpokládaným uživatelem pro váš nový objev bude armáda, to by v této fázi vývoje udělal jedině marketingový zelenáč - zatím je to jenom proof of concept, takže budou potřebovat peníze na další vývoj.

No a pokud ty hydrogelové tablety armáda používat nezačne, asi to není moc zázračná technologie.

Odpovědět


Re: Re: Re: účinnost

Jan Novák9,2021-10-13 09:53:19

Armáda? Dnes? Maximálně jako součást nouzových balíčků, to záleží na tom jestli to bude menší než to co používají teď.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: účinnost

D. Hruška,2021-10-14 09:25:48

Jak to myslíte, jako že dnes už vojáci z celého světa (nejen ti něměčtí) v terénu pít nepotřebují?

Nejde jen o hmotnost, ale o celkovou jednoduchost použití, robustnost a spolehlivost. Pokud by například ta tabletka byla citlivá na vyšší teploty (nad 50°C), je to problém. Naopak pokud by díky aktivnímu uhlí dokázala z vody odstranit i chemické znečištění, byla by to obrovská výhoda oproti běžným tabletkám na úpravu vody, které vodu pouze dezinfikují.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: účinnost

Jan Novák9,2021-10-14 15:00:40

Nemyslím že by armáda řešila pravidelné zásobování vodou tak že by voják vylezl z tanku nebo auta, šel k nejbližší kaluži a nabral si vodu do které vhodí tabletu.
Armáda nejspíš používá vodu balenou, pro větší objemy pak čerpadla s čistěním osmózou a filtry, ne kýbl tablet.
Tableta je pro nouzové balíčky pro přežití které se používají jenom v opravdu vzácně.
A malé kapesní ruční čerpadlo s osmózou které dokáže vyčistit pár set litrů vody se dá koupit už teď.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: účinnost

D. Hruška,2021-10-14 16:51:46

Ve vozidle nebo na základně je to samozřejmě zbytečné, tablety dávají smysl jako součást výstroje pěšáka.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: účinnost

D. Hruška,2021-10-14 17:21:24

Ještě k té osmóze (nebo jakémukoliv filtru) - použití tablety je mnohem jednodušší, zvlášť v polních podmínkách. Nepotřebujete žádnou extra nádobu, jen tu, do které jste si vodu nabral. Voda se může čistit klidně za pochodu. A tablety jsou podstatně skladnější.

Pokud by ty tablety čistily opravdu kvalitně a při rozumné ceně, není důvod je alternativně nepoužívat i na té základně. Provoz filtrů také není zdarma.

Dá se to ale i otočit - pokud osmóza nebo filtry + desinfekce dosáhují lepších výsledků, není potřeba vymýšlet žádné tablety pro chudé lidi bez pitné vody.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: účinnost

Vojtěch Kocián,2021-10-15 11:48:42

Filtry jsou pro vojáky a cestovatele naopak docela praktické. Často je jejich součástí i nádoba nebo jsou tak malé, že se vejdou do kapsy a na nádobu se jednoduše připojí. Kapacita je s tabletami nesrovnatelná. Pokud chcete filtrovat jen mechanické nečistoty, parazity a bakterie, není problém sehnat takový, kterým lze prohnat desítky kubíků za cenu kolem 1000 Kč. Vodu lze použít ihned, není třeba čekat jako u všech typů tablet. Pro představu se můžete podívat na nabídku obchodů s vybavením do přírody (nechci sem dávat odkaz, aby to nebylo považované za reklamu).

V podstatě jediná výhoda tablet je v tom, že je můžete hodit do čutory se špinavou vodou a běžet dál. U filtrace je třeba se na chvíli zastavit. Ale v momentě, kdy máte na čutoře našroubovaný nástavec s filtrem, můžete pít přímo přes něj a dostanete litr za minutu, tak to není výhoda až tak výrazná. Použít to v kombinaci s filtrem nebo jako zálohu samozřejmě smysl mít může.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: účinnost

D. Hruška,2021-10-15 13:58:07

Nějaké rychlofiltry pro turisty jsem okrajově zaregistroval, ale v souvislosti s tím, že nečistily tak, jak bylo deklarováno. Póry měly být údajně tak malé, aby filtr odfiltroval i bakterie, ale když někdo zkoušel přefiltrovanou vodu analyzovat, bakterie v ní stejně byly. Filtru za tisícovku bych určitě nedůvěřoval. Navíc to neřeší chemické znečištění narozdíl od osmózy nebo adsorbentu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: účinnost

Vojtěch Kocián,2021-10-15 14:47:26

Na výběr jsou i dražší varianty s adsorbentem nebo UV dezinfekcí. Záleží, jestli jedete někam, kde musíte vzít za vděk vodou, která by mohla být chemicky znečištěná nebo je největším rizikem stádo ovcí poblíž horského potoka. Kvalita je samozřejmě věc druhá. Věřím, že existují šunty, ale zrovna tohle by si armáda ohlídat mohla (má na to i techniku). Pokud to nakupuje jako se onehdá nakupovaly respirátory, tak už je jedno jestli vezme filtry nebo tablety.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: účinnost

Vojtěch Kocián,2021-10-15 15:09:43

Našel výsledky z jednoho laboratorního testu:
https://www.hydrostop.cz/eshop/produkty/198/1531420400.pdf
Nějaké rozumné filtry by existovat měly (a jeden z nich jsem s pozitivním výsledkem zkoušel na vlastní žaludek). Samozřejmě koupit to bez referencí, spolehnout se na to a ládovat do toho vodu nabranou bez rozmyslu, je dost špatný nápad.

Odpovědět


Re: účinnost

Josef Hrncirik,2021-10-16 19:56:33

Dopřejete-li jí raději den času a zaivestujete-li do míchání, ev. při skutečné žízni budete vodu cucat durch póry 30-300 um sulcovitého gelu, nejspíše ušetříte effect cca 20 mg H2O2, tj. místo vyčerpání celé tablety načerpejte z lékárničky cca 1 ml 3% kysličníku vodičitého.
Mělo by to prý stačit na 3,5 litru vody. Ať přijde cholera sem, ať se všichni ....... .

Odpovědět


Klamavá ReKlama a špinavá tajemství čističů? – travičů! studní! Nebo jen solární pivo a víno paliči nezdaněné levné hořalky?

Josef Hrncirik,2021-10-16 20:30:33

Originální článek je při plné budoucí recyklaci vody nevyčerpatelnou studnicí zábavy a poučení.
Nejde ani tak o choleru, jako o low capital costs.
Šmejdi tvrdí, že … „ … hydrogelová tableta se prostě vhodí do určitého množství vody. Během jedné hodiny v této vodě zlikviduje 99,999 procent bakterií, aniž by po sobě zanechala nějaká rezidua či chemikálie, nebezpečné pro lidský organismus. Hydrogelová tableta sází na tvorbu peroxidu vodíku, který společně s částicemi aktivovaného uhlíku zabíjí bakterie rozvracením jejich metabolismu. …“
I když to není psáno rozsypaným čajem, ale očeň bolšimi bukvami, laskavý čtenář si musí uvědomit, že gel byl vyvinut jako ohřívač – vypařovač vody z hladiny solárního destilátoru vody pro potřeby PLA PRC.
Jak vidno zříti na obr.2a tableta gelu je tlustá cca 1cm, s póry 30-300 um. Pokud ji pouze utopíme ve vodě bez vynucení proudění kvůli nedostatku kapitálu, bude průměrná difúzní dráha pro reagující O2 a vznikající H2O2 vzhledem ke křivolakosti (tortuositě) pórů též cca 1 cm. Při jejich difúzním koeficientu cca 2.10**-5 cm2/s samovolnou difúzi by 1 cm urazily až za cca 5.10**6 s a za 1 hod (3600 s) by tedy komunikovaly jen do hloubky cca 0,026 cm = jen 260 um. Pokud Hydrogelová tableta v akci Osel Obr.1 má cca 2,5 cm x 1 cm, uvolní se za hoďku kysličník vodičitý z povrchového objemu tablety cca jen 0,5 ml. Tableta pochopitelně plave jako čarodějnice na hladině k…..m hore, protože má fungovat jako svrchu zmíněný odpařovač v solárním desti láku. Co ji nadnáší je tajemství. Možná má pod sebou bublinu vzduchu nebo O2 z nadbytečného H2O2 nebo jen z ropy.
Na s.7 píší, že H2O2 z tablety skutečně difunduje a udržuje koncentraci H2O2 cca 0,15 mM po dobu přes 120 minut viz fig. S3.. Rozpustnost vzdušného O2 ve vodě je jen cca 9 mg/l tj. roztok je max. cca 0,3 mM O2. Hydrochinony se oxidují kyslíkem teprve v zásaditém prostředí a naopak chinon je oxidovadlo teprve v kyselém prostředí. Pod tabletou V akci v cca 20 ti násobném množství vody by se takové množství H2O2 mohlo objevit, pokud by tableta byla hydratovaná a oxidovaná nikoliv těsně před akcí, ale řekněme ně ?kolik optimálních dnů před akcí, protože H2O2 se snadno rozkládá i světlem. Pokuste se vhodit kousek hlíny do 30% H2O2 (v EU neproveditelné). ? nestačilo by z polní lékárničky kápnout do 0,5 l polní láhve cca 3 mg H2O2 (cca 3 kapky 3% H2O2 a bez další kapitálové investice s tím zatřepat).
V obr.4 se blíže věnují zamýšlené aplikaci černého gelu jako solárně ohřívaného povrchu v solárním destilátoru, reklamní finta s tabletou zbaví lidstvo Darwinovou metodou prostoduchých zákazníků. Aby gel dobře pohlcoval světlo a co nejvíce se ohřála odpařovaná vrstvička, přidali do něj mikromleté aktivní uhlí (ze s.10 prý je cca 50% sušiny tablety, ale z obr. S9a má gel optimální sušinu cca 5% a a jen 25% sušiny je optimální množetví uhlí. (Tento spor vyřeší definitivně jen souboj těžkými meči). Uhlí povrchově modifikovali oxidací H2O2, aby na něj mohli navázat nejasnou reakcí s nejasným výtěžkem jasný ieomer dihydroxybenzochinonu. Pokud uhlí nebylo takto modifikováno, 5. dne se nepotopitelná gelová čarodějnice potopila, prý biofoulingem viz obr. 4d. Chinony jsou pevně navázány na gel či uhlí a tak pochopitelně nemohou rozvracet metabolismus bakteríí, pokud již není podlomen např. 1-monohydroxyethanem, protože se do nich snadno nedostanou.
Veselý je obr. 4h, kde plovoucí čarodějnice odpařuje 2 více vody než je vůbec možné z intenzity ovětlení. (1 sun = kW/m2) bez tepelných ztrát odpaří za 1 h max. 1,51 mm H2O. Čarodějnice lehce dosahují cca 220% teorie z výparného tepla vody, které se však zatím ještě dá velmi snadno dohledat.
Jak psal již K.Marx, při zisku 300% se vodárny a teplárny nezastaví ani před zákonem zachování energie.
V popisu přípravy chinonizovaného akt. uhlí na s.10 není vůbec uvedeno jeho množství, ani množství činidel, ani dosažený obsah ch. skupin. Protože jde jen o povrchovou modifici tuhé látky, asi jde jen o zanedbatelné množství. Nebylo ani naznačeno, jaká reakce by mohla proběhnout.
Navážky jsou uvedeny alespoň u catecholizace chitosanu. Její výtěžek ani stupeň síťování glutaraldehydem však z toho určit nelze. Glutaraldehydu však bylo přidáno tolik, že by stačil z 58% maskovat NH2 skupiny CHS a chinon by se tam neměl navázat v plné míře. Možná ale síťování probíhá s malým výtěžkem, haha podobně jako kondenzace chinonu. Nejsou to ani fake. Data chybí. V suplementech jsou tyto nejasnosti jen znovu alespoň bezchybně doslova opsány.
V S1.5 píší pro obveselení zachmuřeného čtenáře, že množství odpařené vody vážili s přesností 0,1 ug. Možná proto, aby zjevné porušení zákona zachování energie bylo nezpochybnitelné.
V S2.1 sice mají UV vis spektra uhlí před, i modifikovaného chinonem, bez pokusu o jakoukoliv kalibraci na použitý či podobný chinon. Navíc není důvod, aby signál z pouze povrchového chinonu byl mnohem výraznější než z oxidovaného uhlí.
V S2.4 se chvástají možností regenerace oxidovaného CCS gelu redukčním činidlem, roztokem pyrosiřičitanu, kdy redukcí na semichinon oranžový gel chinonu zrudne a regeneruje se jeho dezinfekční "účinek.
Proč se však semichinon neodbarvil další redukcí až na hydrochinon? Jako vždy chybí koncentrace a doby. Pokud gel není aktivně protékán (po kapitálových investicích) je samovolná difúze příliš pomalá. Ani se nepokusili stanovit hydrochinony či chinony titrací či fotokolorimetricky a tak se ani nedá odhadnout, nakolik se potenciální tvorba H2O2 blíží teoretickému maximu až až cca 1 H2O2 / 1 catechol = max. 32 g H2O2 / cca 200 g CHS = viz. Fig. S9a pak cca 32 g H2O2/ (300x20/810 g) mokrého hydrogelu = max. max. cca 4,5 mg H2O2/1 ml nevyčerpaného mokrého gelu o sušině cca 2%, všechny složky těžší vody, přesto nepotopitelný jako Nimitz. Možnost regenerace i chinonizovaného uhlí nebyla ani zmíněna. Mohli mít levně o několik spekter (jasných přízraků) více. Pod rovnicí 2 v S2.10 mají ve 2. ř. místo snad ABH zcela jistě AGB.
Pod r.3 je uvedeno že transport vody je 2,1-0,7 g/min bez plochy či gramáže gelu. Tak daleko se však peer to peer rewievers určitě nedostali.
V obr. S11 1 kWh = sun x m2 x h odpaří obvyklou pařbou cca 2x víc vody než odpovídá dodané energii a výparnému teplu. V tom autoři nevidí nic zázračného, jejich gel prý přivádí vodu do jiného stavu než konkurenční gely.
Čistá voda rozumu nepřidá.
Protože jde především o kapitálové in westice na závěr vyčíslují cost-effectivness =
623 g vody/(h x dolar investovaný do nepotopitelné čarodějnice).
Za DÚ vypočítejte jak byla osvětlena, kdy se po 90. dni potopí a kolik stojí solární desti lák.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace