Continut Asemanator
- Acest dispozitiv de energie solară în formă de orb funcționează în zilele cele mai noroase
O invenție numită solarclave ar putea ajuta la prevenirea milioanelor de infecții anuale care rezultă din echipamentele medicale curățate necorespunzător. Fotografie de Oara Neumann
Autoclave - un dispozitiv care generează abur pentru a ucide bacteriile și a steriliza echipamentele medicale - a fost inventat înapoi în 1879. Însă 134 de ani mai târziu, infecțiile care se dezvoltă ca urmare a echipamentelor medicale sterilizate necorespunzător sunt încă estimate a afecta sute de milioane de oameni fiecare anul, mai ales în lumea în curs de dezvoltare. În locurile cu acces limitat la tehnologia autoclavului, împreună cu o sursă de alimentare inconsistentă, multe persoane sunt în continuare supuse unei intervenții chirurgicale cu echipamente care au bacterii, viruși și alți agenți patogeni.
Vestea bună este însă că această problemă ar putea fi rezolvată în curând, datorită unui dispozitiv numit solarclav, dezvoltat de un grup de ingineri condus de Oara Neumann și Naomi Halas de la Universitatea Rice. Dispozitivul lor, descris într-un articol publicat astăzi în Proceedings of the National Academy of Sciences, valorifică puterea Soarelui - împreună cu caracteristicile unice ale nanoparticulelor specifice - pentru igienizarea echipamentelor medicale și a altor instrumente fără a fi nevoie de o sursă de electricitate externă.
Cercetătorii nu au fost prima echipă care a avut ideea de a folosi energia solară pentru sterilizarea echipamentelor, dar acesta este primul prototip funcțional care a trecut testele standard de sterilizare la nivelul FDA. Autoclavele convenționale utilizează electricitate pentru a produce abur, dar acest dispozitiv face acest lucru bazându-se pe nanoparticule de metal și carbon (particule minuscule care au o dimensiune mai mică de zece mii de centimetri în diametru), care sunt împrăștiate într-o soluție apoasă.
Caracteristicile termodinamice ale nanoparticulelor îi determină să absoarbă energie mult mai repede decât lichidul înconjurător, generând o diferență mare de temperatură, deoarece lumina solară este colectată de vasul oglindit și căldura sa este puse în soluție. Căldura este apoi transferată moleculelor de apă adiacente nanoparticulelor și le transformă direct în abur. Acest proiect permite conversia energiei solare în abur într-o manieră extrem de eficientă - doar 20% din energie este utilizată pentru a crește temperatura lichidului, iar restul de 80 la sută ajută la producerea și susținerea băii de aburi.
Spre deosebire de momentul în care apa este în mod normal fiartă și transformată în abur, nanoparticulele sunt capabile să genereze cantități substanțiale de abur la 70 de grade Celsius, când soluția este încă mult sub punctul de fierbere (un pic de aburi a fost chiar generat atunci când cercetătorii au introdus capsula de fluid în o baie de gheață, păstrându-l chiar peste zero grade Celsius). Drept urmare, solarclava poate efectua ceea ce este în mod normal un proces extrem de consumator de energie - sterilizarea echipamentului medical - folosind doar intensitatea limitată a energiei solare.
Cercetătorii au utilizat această tehnologie pentru a produce două prototipuri înrudite care pot opera atât în afara rețelei. Unul este un sistem cu buclă închisă conceput pentru sterilizarea echipamentelor medicale și a altor obiecte relativ mici; cealaltă permite aporturi și este concepută pentru sterilizarea deșeurilor umane și animale pentru a reduce răspândirea bolii, o problemă continuă în țările în curs de dezvoltare. Dacă este operat de trei ori pe săptămână, cercetătorii estimează că poate prelucra urina și fecalele produse de o familie de patru adulți.
Prototipurile au fost testate prin eficacitatea lor în uciderea Geobacillus stearothermophilus, un tip de bacterii care crește în izvoarele calde și în alte medii calde, și astfel este mai dificil de eliminat prin încălzire decât majoritatea celorlalte tipuri de microbi. Ambele solarclave au trecut testul, omorând toate bacteriile din eșantion pe parcursul a 30 de minute.
În teste, solarclave a ucis eficient bacteriile, ceea ce indică faptul că ar putea steriliza cu succes echipament medical. Imagine prin intermediul utilizatorului Flickr mynameissharsha
Dacă acest tip de tehnologie poate fi produsă la scară de masă, aceasta are potențialul de a ajuta foarte mult la reducerea cantității de infecții la nivel mondial. Nanoparticulele nu sunt consumate în timpul procesului de sterilizare, astfel încât pot fi refolosite la nesfârșit și se utilizează cantități relativ mici de apă în fiecare ciclu. Cercetătorii au căutat, de asemenea, să folosească componente cu costuri reduse ori de câte ori este posibil, dar, deoarece dispozitivul este încă în stadiul de prototip, este greu de spus care ar fi prețul final.
Cu excepția problemelor legate de costuri, solarcla poate fi utilizată în orice fel de circumstanțe în care accesul la electricitate este principala limitare. Cele mai imediate aplicații sunt sterilizarea echipamentelor medicale și a deșeurilor umane, dar cercetătorii speculează că același fel de tehnologie ar putea fi folosită în cele din urmă pentru purificarea apei și limitarea răspândirii bacteriilor în produsele alimentare. Eficiența remarcabilă a proiectării în producerea de aburi, spun ei, ar putea fi folosită chiar și într-o generație de energie electrică.
