Учёные из Университета Сунь Ятсена (Китай) представили инновационный способ очистки воды — самоплавающую фотокаталитическую плёнку, способную уничтожать бактерии и разлагать загрязняющие вещества даже при слабом солнечном освещении. Разработка нацелена прежде всего на регионы, где нет доступа к централизованным системам водоснабжения и стабильному электроснабжению.
По данным исследования, технология может стать доступным и долговечным решением проблемы безопасной питьевой воды, особенно в бедных и пострадавших от катастроф районах.
Как это работает
Ключ к эффективности плёнки — особый фотокаталитический материал Cz-AQ, созданный на основе сопряжённого полимера. При контакте с водой и солнечным светом он образует органические радикалы, содержащие кислород (OCOR).
Эти радикалы выполняют роль мощных очистителей: они уничтожают бактерии, расщепляют химические загрязнители и предотвращают повторный рост микроорганизмов. Главное отличие от аналогов — длительное время жизни радикалов, которое обеспечивает устойчивое действие в течение как минимум пяти дней.
Учёные отметили, что плёнку можно использовать более 50 раз без потери эффективности, что делает технологию экономичной и устойчивой.
В лабораторных тестах материал успешно обеззаражил воду, содержащую E. coli и Staphylococcus aureus, продемонстрировав более чем 99,995% уничтожения бактерий (4,3-log инактивации) в 10 литрах сильно загрязнённой воды всего за 40 минут под слабым естественным солнечным светом — в условиях, когда обычные фотокатализаторы теряют эффективность.
Почему это важно
Главное преимущество новой технологии — работа при низком уровне освещения, включая пасмурную погоду или вечерние часы. Это решает ключевую проблему большинства существующих фотокаталитических систем, которые требуют интенсивного солнечного излучения.
Кроме того, в отличие от традиционных методов, таких как хлорирование (создающее токсичные побочные продукты) или УФ-обеззараживание (требующее значительных энергозатрат), новая система безопасна и энергоэффективна.
Учёные утверждают, что одна такая плёнка способна обеспечить суточную норму безопасной питьевой воды для четырёх–пяти человек. Это делает технологию особенно актуальной для удалённых и малодоходных регионов, где миллионы людей страдают от нехватки чистой воды.
По оценкам ВОЗ, загрязнённая вода ежегодно становится причиной до 3,4 миллиона смертей, главным образом среди детей. Разработка китайских исследователей способна стать прорывом в борьбе с этой глобальной проблемой, превращая даже сильно загрязнённые источники в пригодную для питья воду.
Плёнка отличается высокой устойчивостью, простотой эксплуатации и низкой себестоимостью, что делает её подходящей для масштабного внедрения в гуманитарных и инфраструктурных проектах.
Разработка уже рассматривается как перспективная основа для создания портативных очистных систем, которые могут применяться в зонах стихийных бедствий, в сельской местности и при чрезвычайных ситуациях, где нет доступа к централизованным источникам воды.
Исследование опубликовано в журнале Nature Water.
