kapcsolodo tartalom
- Ez a gömb alakú napenergia-eszköz a legszélesebb napokon működik
A napkivilágnak nevezett találmány segíthet megelőzni a nem megfelelően tisztított orvosi berendezések okozta éves fertőzések millióit. Fotó: Oara Neumann
Az autoklávot - egy eszközt, amely gőzt generál baktériumok elpusztítására és az orvosi berendezések sterilizálására - találták vissza 1879-ben. De 134 évvel később a nem megfelelően sterilizált orvostechnikai eszközök eredményeként kialakuló fertőzések becslések szerint még mindig emberek százmillióit érintik év, leginkább a fejlődő világban. Azokon a helyeken, ahol korlátozottan férnek hozzá az autokláv technológiához, valamint az inkonzisztens tápegységgel, sok ember még mindig műtéten vesz részt olyan berendezésekkel, amelyek baktériumokat, vírusokat és más kórokozókat tartalmaznak.
A jó hír azonban, hogy ezt a problémát hamarosan meg lehet oldani, köszönhetően a napkollektornak nevezett eszköznek, amelyet egy mérnökcsoport fejlesztett ki, amelyet Oara Neumann és Naomi Halas vezet a Rice Egyetemen. Készüléküket, amelyet egy , a Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratában ma megjelent cikkben írtak le, a Nap erejét - az egyes nanorészecskék egyedi tulajdonságaival együtt - használják fel az orvosi berendezések és egyéb eszközök fertőtlenítésére anélkül, hogy szükség lenne külső áramforrásra.
A kutatók nem az első olyan csoportok, akiknek ötletük volt a napenergia felhasználására a berendezések sterilizálására, ám ez az első működő prototípus, amelyik átadta a szokásos FDA szintű sterilizációs teszteket. A hagyományos autoklávok villamos energiát használnak gőz előállításához, ám ez az eszköz fém- és szén nanorészecskékre támaszkodik (apró részecskék, amelyek átmérője egy tízezer centiméter), amelyek vizes oldatban vannak szétszórva.
A nanorészecskék termodinamikai tulajdonságai miatt az energia sokkal gyorsabban szívódik fel, mint a környező folyadék, és nagy hőmérsékleti különbséget generál, mivel a tükrözött edény összegyűjti a napfényt, és hője az oldatba áramlik. A hőt ezután továbbviszik a nanorészecskékkel szomszédos vízmolekulákba, és ezeket közvetlenül gőzzé alakítják. Ez a kialakítás lehetővé teszi a napenergia gőzzé történő átalakítását rendkívül hatékony módon - csak az energia 20% -át fordítja a folyadék hőmérsékletének emelésére, a fennmaradó 80% pedig elősegíti a gőzfürdő előállítását és fenntartását.
Ellentétben azzal, amikor a vizet általában forralják és gőzzé alakítják, a nanorészecskék képesek jelentős mennyiségű gőz előállítására 70 Celsius fok mellett, ha az oldat még mindig messze van forráspontja alatt (némi gőz keletkezett még akkor is, amikor a kutatók a folyadékkapszulát egy jégfürdőt, mellyel csak nulla Celsius fok felett lehet). Ennek eredményeként a napkollektor képes végrehajtani egy rendkívül energiaigényes folyamatot - az orvosi berendezések sterilizálását -, csak a napenergia korlátozott intenzitása mellett.
A kutatók ezt a technológiát két olyan prototípus előállításához használták, amelyek egyaránt működhetnek a hálózaton. Az egyik egy zárt hurkú rendszer, amelyet orvosi berendezések és más, viszonylag kis tárgyak sterilizálására terveztek; a másik lehetővé teszi a bemenetet, és célja az emberi és állati hulladékok sterilizálása, hogy csökkentsék a betegség terjedését, amely a fejlődő országokban továbbra is fennálló probléma. Ha hetenként háromszor üzemeltetik, a kutatók becslése szerint képes feldolgozni a négy felnőtt családja által termelt vizeletet és ürüléket.
A prototípusokat a Geobacillus stearothermophilus - egy meleg forrásban és más meleg környezetben növekvő baktériumtípus elpusztításának hatékonysága szempontjából tesztelték - tehát hevítés útján nehezebb eltávolítani, mint a legtöbb más típusú mikrobát. Mindkét szolárláv sikeresen teljesítette a tesztet, és 30 perc alatt elpusztította a mintában lévő összes baktériumot.
A tesztek során a napkollektor hatékonyan elpusztította a baktériumokat, jelezve, hogy sikeresen sterilizálhatja az orvosi berendezéseket. Kép a Flickr felhasználói mynameissharsha oldalán
Ha ezt a fajta technológiát lehet tömegesen előállítani, akkor ez nagyban hozzájárulhat a fertőzések mennyiségének csökkentéséhez világszerte. A nanorészecskék nem kerülnek felhasználásra a sterilizálás során, tehát határozatlan ideig újra felhasználhatók, és minden ciklus során viszonylag kis mennyiségű vizet fogyasztanak. A kutatók azt is megpróbálták, hogy olcsóbb alkatrészeket használjon, amikor csak lehetséges, de mivel az eszköz még mindig a prototípus fázisában van, nehéz megmondani, hogy mi lenne a végső árcímke.
A költségkiadások elkerülése érdekében a szolárklav potenciálisan felhasználható mindenféle helyzetben, amikor a villamos energiahoz való hozzáférés a fő korlátozás. A legelterjedtebb alkalmazások az orvostechnikai eszközök és az emberi hulladékok sterilizálása, de a kutatók azt gondolják, hogy végül ugyanazt a technológiát lehetne használni a víz tisztítására és a baktériumok terjedésének korlátozására az élelmiszerekben. Azt mondják, hogy a formatervezés rendkívüli hatékonysága a gőz előállításában akár villamosenergia-termelésben is felhasználható.
