Neatkarīgi no tā, kur jūs atrodaties pasaulē, profesors Karl Linden vēlas, lai jūs varētu ieslēgt krānu un saņemt tīru dzeramo ūdeni. Tas ir pamata, bet svarīgi, nepieciešamība, kas joprojām trūkst no lielām swathes no ASV un zemu un vidējo ienākumu valstīm.
"Cilvēki ir pelnījuši uzticamu, uzticamu tehnoloģiju, kad runa ir par kaut ko tik būtisku kā ūdens," teica Linden, Mortenson apveltīta profesors ilgtspējīgas attīstības CU Boulder. "Ūdens resursi kļūst trūcīgāki, un mums ir jādomā par nākamās paaudzes efektīvu, pieejamu ārstēšanas iespējas."
Pasaules Veselības organizācija lēš, ka aptuveni 785 miljoni cilvēku nav piekļuves pat pamata dzeramā ūdens filtrācija, atstājot tos neaizsargāti pret patogēniem, piemēram, holēra un dizentēriju. Paredzams, ka nākamajās desmitgadēs šī problēma pieaugs iedzīvotāju skaita pieauguma un palielināta stresa dēļ uz ūdens pieejamību.
Ārstēšanas tehnoloģijas, tikmēr nav mainījies daudz vairāk nekā gadsimtu. Smilts vai oglekļa bāzes filtrācijas un dezinfekcijas ķimikālijas parasti izmanto gan pašvaldību iekārtās, gan ikdienas dzīvē, no mājsaimniecības Brita filtriem līdz hlora tabletēm. Abas metodes ir to ierobežojumi, tomēr: Filtrēšana ir dārga, lai piegādātu lauku kopienām mērogā un ķīmiskās vielas var pievienot nepatīkamu garšu.
Karl Linden aplūko baktēriju kultūru viņa lab. Karl Linden pārbauda iekārtas dezinfekcijai dzeramā ūdensTop: Karl Linden (pa kreisi) pārbauda baktēriju kultūru ar absolvents students Tara Randall un pēcdoktorantūras pētniecības asociētais Ben Ma viņa lab; apakšā: Linden un Randall izbraukšana instrumentus dezinfekcijai dzeramā ūdens. (Kredīti: Casey Cass)
Linden, loceklis departamenta Civilo, vides un arhitektūras engineering, kas ir pētot ūdens attīrīšanas gadu desmitiem, ir vērsta uz citu risinājumu: ultravioleto dezinfekciju. UV stari var novērst kaitīgus patogēnus, piemēram, E. coli un Giardia uz skalas sekundes, salīdzinot ar minūtēm, bez kaitīgām blakusparādībām. Un, lai gan tas nav jauna ideja, lielās pilsētās, piemēram, New York jau izmanto UV to komunālo pakalpojumu, tas ir viens, kas ir vēsturiski grūti samazināt līdz individuālajam patērētāju līmenī.
"UV ir apmēram gadu desmitiem, un to izmanto pašvaldību un rūpniecības ūdens attīrīšanas visā pasaulē, bet tās potenciālu turpmāku inovāciju un piemērošanu ir palēninājies, jo izmanto bīstamas, lielgabarīta dzīvsudraba tvaiku lampas," Linden teica. "Bet mēs esam ieinteresēti jaunu UV avotiem ar unikālu arhitektūru, kas ļaus mums, lai veicinātu šo daudzsološo tehnoloģiju."
Lauku ūdens
Pēdējos gados, Linden un viņa kolēģi ir vērsta pētījumi par UV gaismas diodes, kas ir mazākas (milimetri plata), nimbler un izturīgāka. UV gaismas diodes var savienot paralēli, ar vairākiem emitējošiem viļņa garuma diodēm, lai varētu izmantot virkni racionalizētu pielietojumu.
Vēl viens ieguvums: UV LED ir "instant-on" un neprasa iesildīšanās laiku, pirms tie sāk zapping piesārņotājiem, kas ļauj lietotājiem ietaupīt naudu, tikai darbojas ierīces, kad tie ir nepieciešams. Ūdens, kas izvilkts no akas, piemēram, būtu dzerams uzreiz pēc ātras UV apstrādes, neievietojot hlora garšu.
Linden un viņa studenti nesen pabeidza pirmo-of-its-kind gadu ilgu pētījumu Jamestown, Colorado, salīdzinot UV LED dezinfekcijas pilsētas izveidota hlora ārstēšanu. Viņi konstatēja, ka pilsēta aptuveni 500 cilvēku bez lielas ūdens rūpnīcas, UV tehnoloģija sniedz vienlīdz efektīvas dezinfekcijas spējas bez pievienotās ķimikālijas. Jaunā tehnoloģija tikai izmaksas dažus dolārus mēnesī elektroenerģijas un var palaist tieši pie saules enerģijas.
"Maza mēroga, lauku sistēmas ir dabiska vieta, kur sākt ar šo," Linden teica. "Viņiem ir lielākā daļa veselības pārkāpumiem, jo tie parasti nav inženieri un veltīta ūdens attīrīšanas darbiniekiem. Iespējams, ka tie paļaujas uz sistēmu, kas ne vienmēr darbojas pareizi. Tāpēc mēs uzskatām, ka šis tehniķis ir lielisks risinājums, jo to var darbināt attālināti, autonomi un darbina ar saules, lai samazinātu enerģijas izlozē.
Šogad Linden nopelnījis Water Research Foundation's Dr Pankaj Parekh Research Innovation Award par viņa sasniegumiem attīstībā ūdens zinātni.
Ārstēšana, kas ilgst
Nākamajos gados nākamie soļi varētu ietvert UV LED tiešu integrēšanu infrastruktūrā. Linden envisions jaucējkrāni ar diodēm būvētas tiesības uz krāniem, aktivizējot uzreiz, kad jūs ieslēdziet ūdeni. Viņa lab grupa ir sākusi meklē veidus, kā veidot diodes caurulēs, lai izveidotu visas sistēmas tīklu dezinfekcijas punktiem, mazinot bioplēves pieaugumu augsta riska uzstādījumus, piemēram, slimnīcās.
"Mēs patiešām jūtamies kā šī tehnoloģija ir ilgtspējīga un gatavs revolucionizēt šajā jomā," Linden teica. "Mēs vēlamies strādāt tieši ar vairāk ūdens apsaimniekotājiem domāt par šiem uzlabojumiem, izmēģināt jaunas lietas un gala tilta pētniecības praktisko pielietojumu."
Nationwide, impulss ap jautājums ir ēka. Šis kritums, ASV Enerģētikas departamenta paziņoja izveidot $ 100 miljoni Energy-Water atsāļošana Hub, starpdisciplināra partnerība, kas koncentrēsies uz agrīnās stadijas pētniecības un attīstības energoefektīvu un izmaksu ziņā konkurētspējīgu ūdens attīrīšanas. Pūles vada Nacionālā ūdens inovāciju alianse, no kuras CU Boulder ir dibinātājs akadēmiskais partneris.
Linden, kurš novedīs CU Boulder centienus saskaņā ar Hub, saka, ka prestižā piešķiršana uzsver atjaunoto interesi risināt ūdens drošību, kas vienmēr ir bijis viņa zvana.
"Es jūtos kā es esmu par misiju virzīt sabiedrību nākamās paaudzes ārstēšanas pieejas," viņš teica. "Daži jauninājumi jau ir veikti turēt un gotten vilces. Bet mēs esam bija tik daudz sasniegumi sabiedrībā un tehnoloģijās, piemēram, tālvadības uzrāde, datu analīze un reālā laika uzraudzību, ka mēs neesam pilnībā izmantojuši vēl ūdens drošību.
Linden ir arī galvenais pētnieks CU Boulder's Mortenson centrs Global Engineering par 5 gadu, $ 15,3 miljoni projektu Ilgtspējīga WASH Systems Learning Partnerība, kas vērsta uz saglabājot veiksmīgu īstenošanu ūdens sistēmas, ko organizācijas, piemēram, USAID vairāk nekā tālsatiksmes.
"Daudzās zemu resursu valstīs mēs redzam roku sūknis vai ūdens sistēma iegūt īstenot un ārstēšana izpaužas izveidota, un tas darbojas uz brīdi, bet tad galu galā tas pārtraukumiem un progress ir zaudēts," Linden teica. "Tātad, kāpēc tas ir, un ko var darīt par to? Tas ir, kad mums ir nepieciešams domāt holistiski par sistēmu, kas ir pieejama, lai atbalstītu ilgtermiņa ilgtspējīgu ūdens pakalpojumus, un uzlabota, integrēta un novatoriska tehnoloģija, piemēram, to, ko mēs strādājam pie Mortenson Center, ir viens aspekts risinājumu.
Gala mērķis? Ūdens risinājumu ieviešana ikdienas dzīvē nemanāmi visā pasaulē.
"Jūs ieslēdziet krānu un ūdens nāk, un tas jau ir apstrādāti, un jums pat nav jādomā par to," viņš teica. "Tas ir svētais grāls."
