Olitpa missä päin maailmaa tahansa, professori Karl Linden haluaa sinun pystyvän avaamaan hanan ja saamaan puhdasta juomavettä. Se on perustava, mutta välttämätön välttämättömyys, joka puuttuu edelleen suurista osista Yhdysvaltoja sekä matalan ja keskitulotason maita.
"Ihmiset ansaitsevat luotettavan ja luotettavan tekniikan, kun on kyse jotain niin välttämättömästä kuin vesi", sanoo Linden, Mortensonin apurahan kestävän kehityksen professori CU Boulderista. "Vesivarastot ovat vähentyneet, ja meidän on ajateltava seuraavan sukupolven tehokkaita ja edullisia hoitovaihtoehtoja."
Maailman terveysjärjestön arvion mukaan noin 785 miljoonalla ihmisellä ei ole pääsyä edes perustavanlaatuiseen juomaveden suodatukseen, jolloin he ovat alttiita patogeeneille, kuten koleralle ja punataudille. Ongelman odotetaan kasvavan tulevina vuosikymmeninä väestönkasvun ja lisääntyneen veden saatavuuteen kohdistuvan stressin vuoksi.
Sillä välin hoitotekniikka ei ole muuttunut paljon vuosisadan aikana. Hiekka- tai hiilipohjaisia suodatus- ja desinfiointiaineita käytetään yleisesti sekä kunnallisissa tiloissa että jokapäiväisessä elämässä kotitalouksien Brita-suodattimista klooritabletteihin. Molemmilla menetelmillä on kuitenkin rajoituksensa: Suodatus on kallista toimittaa maaseutuyhteisöille mittakaavassa, ja kemikaalit voivat lisätä epämiellyttävää makua.
Karl Linden tarkastelee bakteeriviljelmää laboratoriossaan. Karl Linden tarkastaa juomaveden desinfiointilaitteet Yläosa: Karl Linden (vasen) tarkastaa bakteeriviljelmän jatko-opiskelija Tara Randallin ja tutkijatohtori Ben Main kanssa laboratoriossaan; pohja: Linden ja Randall tarkistavat työkalut juomaveden desinfiointiin. (Laajuus: Casey Cass)
Linden, Siviili-, ympäristö- ja arkkitehtitekniikan laitoksen jäsen, joka on tutkinut vedenkäsittelyä vuosikymmenien ajan, keskittyy toiseen ratkaisuun: ultraviolettidesinfiointiin. UV-säteet voivat poistaa haitalliset taudinaiheuttajat, kuten E. coli ja Giardia, sekunneissa asteikolla minuutteihin verrattuna ilman haitallisia sivuvaikutuksia. Ja vaikka se ei ole uusi idea - suuret kaupungit, kuten New York, käyttävät jo UV-valoa apuohjelmissaan - sitä on historiallisesti ollut vaikea alentaa yksittäisten kuluttajien tasolle.
"UV on ollut käytössä vuosikymmenien ajan, ja sitä käytetään kunnallisessa ja teollisessa vedenkäsittelyssä ympäri maailmaa, mutta sen mahdollisuudet innovaatioihin ja käyttöön ovat hidastuneet vaarallisten, isojen elohopeahöyrylamppujen käytön vuoksi", Linden sanoi. "Mutta olemme kiinnostuneita uusista UV-lähteistä, joilla on ainutlaatuiset arkkitehtuurit, joiden avulla voimme edetä tässä lupaavassa tekniikassa."
Maaseudun vesi
Viime vuosina Linden ja hänen kollegansa ovat tutkineet UV-valoa lähettäviä diodeja, jotka ovat pienempiä (millimetrejä leveitä), kimmoisampia ja kestävämpiä. UV-LEDit voidaan kiinnittää rinnakkain useiden säteilevien aallonpituuksien diodien kanssa, jotta voidaan käyttää useita virtaviivaisia sovelluksia.
Toinen etu: UV-LED-valot ovat "heti päällä" eivätkä vaadi mitään lämpenemisaikaa ennen kuin ne alkavat vetää epäpuhtauksia, jolloin käyttäjät voivat säästää rahaa käyttämällä laitteita vain silloin, kun he tarvitsevat. Esimerkiksi kaivosta vedetty vesi olisi juomakelpoista heti nopean UV-käsittelyn jälkeen ilman kloorin haitallista makua.
Linden ja hänen oppilaansa suorittivat äskettäin ensimmäisen laatuaan vuoden mittaisen tutkimuksen Jamestownissa, Coloradossa, jossa verrattiin UV-LED-desinfiointia kaupungin vakiintuneeseen kloorihoitoon. He havaitsivat, että noin 500 asukkaan kaupungissa ilman suurta vesilaitosta UV-tekniikka tarjosi yhtä tehokkaan desinfiointimahdollisuuden ilman lisättyjä kemikaaleja. Uusi tekniikka maksaa vain muutaman dollarin kuukaudessa sähköä, ja se voi kulua suoraan aurinkoenergialta.
"Pienet maaseutujärjestelmät ovat luonnollinen paikka aloittaa tässä", Linden sanoi. "Heillä on suurin osa terveysrikkomuksista, koska heillä ei yleensä ole insinöörejä ja omistautunutta vedenkäsittelyhenkilöstöä. He saattavat luottaa järjestelmään, joka ei aina toimi oikein. Joten mielestämme tämä tekniikka on hieno ratkaisu, koska sitä voidaan käyttää etänä, itsenäisesti ja aurinkoenergialla energiankulutuksen vähentämiseksi. "
Aiemmin tänä vuonna Linden ansaitsi Vesitutkimussäätiön tohtori Pankaj Parekhin tutkimusinnovaatiopalkinnon saavutuksistaan vesitieteen edistämisessä.
Hoito, joka kestää
Tulevina vuosina seuraaviin vaiheisiin voi sisältyä UV-LEDien integrointi suoraan infrastruktuuriin. Linden kuvittelee hanat, joissa diodit on rakennettu suoraan hanoihin, ja ne aktivoituvat heti, kun kytket veden päälle. Hänen laboratorioryhmänsä on alkanut etsiä tapoja rakentaa diodit putkiin, jotta voidaan luoda koko järjestelmän kattava desinfiointipisteiden verkosto, joka lieventää biokalvon kasvua riskialttiissa olosuhteissa, kuten sairaaloissa.
"Tunnemme todella, että tämä tekniikka on kestävää ja valmiita mullistamaan tämän alan", Linden sanoi. "Haluamme työskennellä suoraan useampien vesihoitajien kanssa ajatellaksemme näitä parannuksia, kokeillaksemme uusia asioita ja siltaaksemme tutkimuksen käytännön sovelluksiin."
Valtakunnallisesti ongelman ympärillä on vauhtia. Yhdysvaltain energiaministeriö ilmoitti tänä syksynä 100 miljoonan dollarin energia-veden suolanpoistokeskuksen perustamisesta, monitieteisen kumppanuuden, joka keskittyy energiatehokkaan ja kustannustehokkaan vedenkäsittelyn alkuvaiheen tutkimukseen ja kehitykseen. Tätä työtä johtaa National Alliance for Water Innovation, jonka CU Boulder on perustava akateeminen kumppani.
Linden, joka johtaa CU: n Boulder-toimia Hubin alla, sanoo, että arvostettu palkinto korostaa uutta kiinnostusta vesiturvallisuuden käsittelemiseen, mikä on aina ollut hänen kutsumuksensa.
"Minusta tuntuu, että minulla on tehtävä työntää yhteiskuntaa seuraavan sukupolven hoitomenetelmiin", hän sanoi. ”Jotkut innovaatiot ovat jo tarttuneet ja saaneet pidon. Mutta meillä on ollut niin paljon edistystä yhteiskunnassa ja tekniikassa, kuten kaukokartoitus, data-analytiikka ja reaaliaikainen seuranta, että emme ole vielä hyödyntäneet kaikkia vesiturvallisuuden etuja. "
Linden on myös CU Boulderin Mortenson Centerin johtava tutkija globaalissa tekniikassa 5-vuotisessa 15,3 miljoonan dollarin projektissa Sustainable WASH Systems Learning Partnership, joka keskittyy ylläpitämään vesijärjestelmien onnistunutta toteuttamista USAID: n kaltaisissa organisaatioissa pitkällä aikavälillä.
"Monissa vähän resursseja saaneissa maissa näemme, että käsipumppu tai vesijärjestelmä otetaan käyttöön ja hoito asetetaan ja se toimii jonkin aikaa, mutta lopulta se rikkoutuu ja edistyminen menetetään", Linden sanoi. "Miksi niin on, ja mitä siihen voidaan tehdä? Silloin meidän on ajateltava kokonaisvaltaisemmin järjestelmästä, joka on käytettävissä pitkäaikaisen kestävän vesipalvelun tukemiseksi, ja parannettu, integroitu ja innovatiivinen tekniikka, kuten Mortenson Centerissä työskentelemme, on yksi ratkaisun osa. "
Lopullinen tavoite? Vesiratkaisujen tuominen jokapäiväiseen elämään saumattomasti ympäri maailmaa.
"Käännät hanan auki ja vesi tulee ulos, ja se on jo käsitelty, eikä sinun tarvitse edes ajatella sitä", hän sanoi. "Se on pyhä graali."
