Южнокорейские исследователи разработали автономный плавучий очиститель воды

Репортаж от Wedoany，Международная исследовательская группа разработала компактную автономную систему очистки воды в качестве экономичного портативного решения для очистки воды.

Проект возглавляется Университетом Йонсе (Yonsei University, Южная Корея) при участии Корейского института науки и технологий (Korea Institute of Science and Technology), Университета Бата (University of Bath) и Народного университета Китая (Renmin University of China). Исследователи разработали очиститель воды, который можно поместить в природную воду и активировать естественным движением.

Этот «все-в-одном» плавучий картридж предназначен для децентрализованной очистки воды без использования батарей или химических добавок. Основываясь на предыдущих исследованиях Университета Йонсе, группа под руководством профессора Сан-Ву Кима (Sang-Woo Kim) изучила возможность использования повседневных движений человеческого тела в качестве механизма обеззараживания.

Участники проекта Мин Джэ Пак (Min Jae Park) и Дон-Мин Ли (Dong-Min Lee) пояснили, что система предназначена в качестве дополнительного инструмента к централизованной инфраструктуре очистки воды для использования в ситуациях, когда такая инфраструктура недоступна, например, при стихийных бедствиях или в удаленных полевых условиях.

Картридж выполняет функции как обнаружения, так и обеззараживания. На первом этапе используется принцип электромагнитной индукции: движение воды, вызванное ручным встряхиванием, приводит в движение магнит внутри катушки, генерируя электричество для питания датчика общего содержания растворенных твердых веществ (TDS) и модуля Bluetooth. Эти компоненты измеряют уровень химических загрязнителей в воде и передают данные на пользовательский интерфейс (телефон или умные часы). Если обнаружено, что TDS в воде ниже 250 мг, данные запускают второй этап системы — процесс обеззараживания. При движении картриджа на границе раздела воды и диэлектрического корпуса возникают статические заряды, которые задерживаются вблизи наностержней полипиррола на поверхности картриджа, инактивируя бактерии и вирусы путем электропорации под действием локального электрического поля.

Пак и Ли отметили, что система сопоставляет различные формы движения с различными функциональными потребностями. Быстрое ручное встряхивание обеспечивает высокий ток, необходимый для сенсорной обработки и беспроводной передачи, в то время как мягкие низкочастотные движения обеспечивают непрерывный статический заряд для обеззараживания. Такая конструкция позволяет объединить обнаружение и обработку на одной автономной платформе.

Исследователи обнаружили, что картридж способен уничтожать кишечную палочку (E. coli), MS2 и сенную палочку (B. subtilis). В ходе испытаний на долговечность исследовательская группа установила, что картридж способен очистить 4 литра речной воды менее чем за час.

Исследователи отметили, что основная задача заключается в балансировании функциональности и простоты: требуется больше датчиков для повышения возможностей, при этом необходимо минимизировать стоимость одного картриджа. Стоимость одного картриджа составляет 25 долларов США, и группа полагает, что при масштабировании технологии стоимость может быть снижена. Они заявили, что цель состоит в том, чтобы сделать систему достаточно простой для использования в полевых условиях, обеспечивая три основные функции: сенсорную обработку, связь и обеззараживание.