Ne glede na to, kje ste na svetu, profesor Karl Linden želi, da lahko prižgate pipo in prejmete čisto pitno vodo. To je osnovna, a vitalna, nujnost, ki jo še vedno pogrešajo veliki znoji ZDA in držav z nizkimi in srednjimi dohodki.
"Ljudje si zaslužijo zanesljivo, zaupanja vredno tehnologijo, ko gre za nekaj tako bistvenega, kot je voda," je dejal Linden, mortenson obdarjen profesor za trajnostni razvoj na CU Boulder. "Vodni viri so vedno bolj ostra in moramo razmišljati o naslednji generaciji učinkovitih, cenovno dostopnih možnosti zdravljenja."
Svetovna zdravstvena organizacija ocenjuje, da približno 785 milijonov ljudi nima dostopa do celo osnovne filtracije pitne vode, zaradi tega pa so ranljivi za patogene, kot sta kolerja in disterija. Težava naj bi se v naslednjih desetletjih povečala zaradi rasti prebivalstva in povečanega stresa na razpoložljivost vode.
Tehnologija zdravljenja se v več kot stoletju ni veliko spremenila. Peščena ali ogljikova filtracija in razkužilne kemikalije so pogosto zaposlene tako v občinskih objektih kot v vsakdanjem življenju, od gospodinjskih Filtrov Brita do tablet klora. Vendar imata obe metodi svoje omejitve: Filtracija je draga za zagotavljanje podeželskim skupnostim v obsegu, kemikalije pa lahko dodajo neprijeten okus.
Karl Linden gleda bakterijsko kulturo v laboratoriju. Karl Linden pregleduje opremo za razkuževanje pitne vodeTop: Karl Linden (levo) pregled bakterijske kulture s diplomirano študentko Taro Randall in postdoktoralnega raziskovalnega sodelavca Ben Ma v svojem laboratoriju; spodaj: Linden in Randall preverite orodja za razkaževanje pitne vode. (Dobropisi: Casey Cass)
Linden, članica Oddelka za civilni, okoljski in arhitekturni inženiring, ki že desetletja raziskuje obdelavo vode, je osredotočena na drugačno rešitev: ultravijolično dezfekcijo. UV žarki lahko odpravijo škodljive patogene, kot sta E. coli in Giardia na lestvici sekund v primerjavi z minutami, brez škodljivih stranskih učinkov. In čeprav to ni nova zamisel – velika mesta, kot je New York, že uporabljajo UV v svojih pripomočkih – je tisto, ki je bilo zgodovinsko težko zniževanje na individualno raven potrošnikov.
"UV obstaja že desetletja, uporablja pa se pri komunalni in industrijski obdelavi vode po vsem svetu, vendar se je njegov potencial za nadaljnje inovacije in uporabo upočasnil zaradi uporabe nevarnih, zasutih živosrembnih hlapnih sijalk," je dejal Linden. "Zanimajo pa nas novi UV viri z edinstvenimi arhitekturami, ki nam bodo omogočili napredovanje te obetavne tehnologije."
Podeželska voda
Linden in njegovi kolegi so v zadnjih letih raziskovali na UV svetlobnih oddajnih diodah, ki so manjše (široke milimetre), nimbler in bolj trpežne. UV-diode je mogoče pričrtati vzporedno, z več oddajnimi diodami valovne dolžine, ki omogočajo vrsto racionaliziranih aplikacij.
Še ena korist: UV LED-ji so "instant-on" in ne zahtevajo časa za segrevanje, preden začnejo zajevati kontaminante, kar uporabnikom omogoča, da prihranijo denar samo z delovanjem naprav, ko je to potrebno. Voda, ki bi jo potegnili iz vodnjaka, bi bila na primer pitna takoj po hitrem UV zdravljenju brez odlašanja okusa klora.
Linden in njegovi študenti so pred kratkim zaključili prvoletno študijo v Jamestownu v Koloradu in primerjali UV LED dezifekcijo z uveljavljenim zdravljenjem s klorom v mestu. Ugotovili so, da je za mesto s približno 500 ljudmi brez velike vodne elektrarne UV tehnologija zagotavljala enako učinkovite zmogljivosti razkuževanja brez dodanih kemikalij. Nova tehnologija stane le nekaj dolarjev na mesec z elektriko in lahko teče neposredno iz sončne energije.
"Majhni, podeželski sistemi so naravni kraj za začetek s tem," je dejal Linden. "Imajo večino kršitev zdravja, ker običajno nimajo inženirjev in namenskega osebja za obdelavo vode. Morda se zanašajo na sistem, ki ne deluje vedno pravilno. Zato menimo, da je ta tehnologija odlična rešitev, saj jo je mogoče upravljati na daljavo, avtonomno in s sončnim pogonom zmanjšati črpanje energije.«.
V začetku leta si je Linden za dosežke na področju znanosti o vodah prislužil nagrado za raziskovalno inovacijo Fundacije za raziskave voda dr. Pankaj Parekh.
Zdravljenje, ki traja
V prihodnjih letih bi lahko naslednji koraki vključevali neposredno vključevanje UV LED v infrastrukturo. Linden si zavida pipe z diodami, vgrajenimi naravnost v pipe, ki se aktivirajo takoj, ko vklopite vodo. Njegova laboratorijska skupina je začela iskati načine, kako zgraditi diode v cevi, da ustvari sistemsko mrežo razkužilnih točk, s tem ublaži rast biofilma v visoko tveganih nastavitvah, kot so bolnišnice.
"Resnično se nam zdi, da je ta tehnologija trajnostna in se je s tem lahko revolucionizirala," je dejala Linden. "Z več vodnjaki želimo neposredno delati, da bi razmišljali o teh izboljšavah, poskusili nove stvari in končno premostili raziskave na praktične aplikacije."
V vsej državi se zagon okoli tega vprašanja gradi. To jesen je ministrstvo za energetiko ZDA napovedalo ustanovitev 100 milijonov dolarjev vrednega energy-water desalination huba, interdisciplinarnega partnerstva, ki se bo osredotočilo na zgodnje raziskave in razvoj za energetsko učinkovito in stroškovno konkurenčno obdelavo vode. Prizadevanja bo vodila Nacionalna zveza za inovacije v vodah, katere ustanoviteljski akademski partner je CU Boulder.
Linden, ki bo vodil cu boulder prizadevanja v okviru Hub, pravi, da prestižna nagrada poudarja ponovno zanimanje za obravnavo varnosti vode, kar je bil vedno njegov klic.
"Počutim se, kot da sem na misiji, da družbo potisnem v naslednjo generacijo pristopov zdravljenja," je dejal. "Nekatere inovacije so že prevzele in dobile vlečnik. Vendar smo imeli toliko napredka v družbi in tehnologiji, kot so daljinsko zaznavanje, analitika podatkov in spremljanje v realnem času, ki ga še nismo v celoti izkoristili za varnost vode."
Linden je tudi glavni raziskovalec za CU Boulder's Mortenson Center in Global Engineering na 5-letni, 15,3 milijonov dolarjev vreden projekt Trajnostno partnerstvo za učenje wash sistemov, ki se osredotoča na ohranjanje uspešnega izvajanja vodnih sistemov s strani organizacij, kot je USAID na dolgi rok.
"V številnih državah z nizkimi viri vidimo, da se vstavi ročna pištola ali vodni sistem, zdravljenje pa se postavi in deluje nekaj časa, nato pa se sčasoma zlomi in napredek se izgubi," je dejal Linden. "Zakaj je torej to in kaj je mogoče storiti glede tega? Takrat moramo bolj celostno premisliti o sistemu, ki je na voljo za podporo dolgoročnim trajnostnim vodnim storitvam, in izboljšana, integrirana in inovativna tehnologija, kot je to, kar delamo v Mortenson centru, je eden od vidikov rešitve."
Končni cilj? Vnašanje vodnih rešitev v vsakdanje življenje brezhibeno po vsem svetu.
"Vklopiš pipo in voda pride ven in že je bila obdelana in o tem sploh ni treba razmišljati," je dejal. "To je sveti gral."
