Povezani sadržaj
- Ovaj uređaj solarne energije u obliku kuglice funkcionira u najluđim danima
Izum nazvan solarni klas mogao bi pomoći u sprječavanju milijuna godišnjih infekcija koje nastaju uslijed nepravilno očišćene medicinske opreme. Fotografiju Oara Neumann
Autoklav - uređaj koji stvara pare za ubijanje bakterija i sterilisanje medicinske opreme - izumljen je još davne 1879. No, 134 godine kasnije, infekcije koje nastaju kao rezultat nepravilno sterilizirane medicinske opreme i dalje se procjenjuju da utječu na stotine milijuna ljudi svaki godine, uglavnom u svijetu u razvoju. Na mjestima s ograničenim pristupom tehnologiji autoklaviranja, zajedno s nedosljednim napajanjem, mnogi ljudi i dalje podvrgavaju operaciji s opremom koja je napunjena bakterijama, virusima i drugim patogenima.
Dobra vijest je, međutim, da bi se ovaj problem mogao uskoro riješiti, zahvaljujući uređaju zvanom solarni klas, koji je razvila grupa inženjera na čelu s Oara Neumann i Naomi Halas sa Sveučilišta Rice. Njihov uređaj, opisan u današnjem članku objavljenom u Zborniku Nacionalne akademije znanosti, koristi snagu Sunca - zajedno s jedinstvenim karakteristikama specifičnih nanočestica - za čišćenje medicinske opreme i drugih instrumenata bez potrebe za vanjskim izvorom električne energije.
Istraživači nisu bili prvi tim koji je imao ideju o korištenju solarne energije za sterilizaciju opreme, ali ovo je prvi funkcionalni prototip koji je prošao standardne testove sterilizacije na razini FDA. Konvencionalni autoklavi koriste električnu energiju za proizvodnju pare, ali ovaj uređaj to čini oslanjajući se na metalne i ugljikove nanočestice (sitne čestice promjera jednakih deset tisuća centimetara) koje su raspršene u vodenoj otopini.
Termodinamičke karakteristike nanočestica uzrokuju da apsorbiraju energiju mnogo brže od okolne tekućine, stvarajući veliku temperaturnu razliku, jer se zrcalno posuđe prikuplja sunčevom svjetlošću i njegova toplina usmjerava u otopinu. Toplina se zatim prenosi u molekule vode koje su susjedne nanočesticama i pretvara ih izravno u paru. Ovaj dizajn omogućuje pretvaranje solarne energije u paru na izuzetno učinkovit način - samo 20 posto energije koristi se za podizanje temperature tekućine, a preostalih 80 posto pomaže u proizvodnji i održavanju parne kupelji.
Za razliku od toga kada se voda normalno prokuha i pretvori u paru, nanočestice su u stanju stvarati znatne količine pare na 70 Celzijevih stupnjeva, kad je otopina još uvijek daleko ispod točke ključanja (nešto pare je čak nastalo kada su istraživači stavili kapsulu s tekućinom ledena kupelj, držeći je samo iznad nula stupnjeva Celzija). Kao rezultat toga, solarni klap može izvesti ono što je obično izuzetno energetski zahtjevan proces - sterilizaciju medicinske opreme - koristeći ograničeni intenzitet solarne energije.
Istraživači su koristili ovu tehnologiju za proizvodnju dva povezana prototipa koji mogu raditi i izvan mreže. Jedan je sustav zatvorenog kruga dizajniran za sterilizaciju medicinske opreme i drugih relativno malih predmeta; drugo dopušta unos hrane i osmišljeno je da sterilizira ljudski i životinjski otpad radi smanjenja širenja bolesti, što je stalni problem u zemljama u razvoju. Ako se operira tri puta tjedno, istraživači procjenjuju da može prerađivati urin i izmet koji je stvorila obitelj od četiri odrasle osobe.
Prototipove je testirala njihova učinkovitost u uništavanju Geobacillus stearothermophilus, vrste bakterija koje rastu u vrućim izvorima i drugim toplim okruženjima, pa je stoga teže ukloniti grijanjem od većine drugih vrsta mikroba. Oba solarna klasa prošla su test, ubivši sve bakterije u uzorku tokom 30 minuta.
U testovima je solarni klas učinkovito ubio bakterije, što ukazuje da bi mogao uspješno sterilizirati medicinsku opremu. Slika putem korisnika Flickr mynameissharsha
Ako se ova vrsta tehnologije može proizvesti u masovnim razmjerima, ona ima potencijal uvelike pomoći u smanjenju količine infekcija širom svijeta. Nanočestice se ne troše tijekom procesa sterilizacije, pa ih se može beskonačno ponovo koristiti, a tijekom svakog ciklusa koriste se relativno male količine vode. Istraživači su također pokušavali koristiti jeftine komponente kad god je to moguće, ali s obzirom da je uređaj još uvijek u fazi prototipa, teško je reći koja bi bila konačna cijena.
Sunčeva klasa može se, uz ograničenje troškova, potencijalno koristiti u svim okolnostima kad je pristup električnoj energiji glavno ograničenje. Najneposrednije primjene su sterilizacija medicinske opreme i ljudskog otpada, ali istraživači nagađaju kako bi se ista tehnologija mogla s vremenom upotrijebiti za pročišćavanje vode i ograničavanje širenja bakterija u prehrambenim proizvodima. Izuzetna učinkovitost dizajna u proizvodnji pare, kažu, jednog dana bi se mogla koristiti i u proizvodnji električne energije.
