Sorodne vsebine
- Ta naprava s sončno energijo v obliki orb deluje na najgloblje dni
Izum, imenovan solarclav, lahko pomaga preprečiti milijone letnih okužb, ki so posledica nepravilno očiščene medicinske opreme. Avtor fotografije Oara Neumann
Avtoklav - naprava, ki ustvarja paro za ubijanje bakterij in sterilizira medicinsko opremo - je bil izumljen že leta 1879. Toda 134 let pozneje okužbe, ki se razvijejo kot posledica nepravilno sterilizirane medicinske opreme, še vedno ocenjujejo, da prizadenejo na stotine milijonov ljudi vsakega leto, večinoma v razvoju v svetu. V krajih z omejenim dostopom do tehnologije avtoklaviranja, poleg nedoslednega napajanja, mnogi ljudje še vedno opravijo operacijo z opremo, ki je okužena z bakterijami, virusi in drugimi patogeni.
Dobra novica pa je, da bi lahko to težavo kmalu rešili, zahvaljujoč napravi, imenovani sončni klavec, ki jo je razvila skupina inženirjev, ki sta jo vodila Oara Neumann in Naomi Halas z univerze Rice. Njihova naprava, opisana danes v članku, objavljenem v zborniku Nacionalne akademije znanosti, izkorišča moč Sonca - skupaj z edinstvenimi lastnostmi posebnih nanodelcev - za čiščenje medicinske opreme in drugih instrumentov, brez potrebe po zunanjem viru električne energije.
Raziskovalci niso bili prva skupina, ki je imela idejo o uporabi sončne energije za sterilizacijo opreme, vendar je to prvi delujoči prototip, ki je opravil standardne teste za sterilizacijo na ravni FDA. Običajni avtoklavi uporabljajo električno energijo za proizvodnjo pare, vendar ta naprava to stori tako, da se opira na kovinske in ogljikove nanodelce (drobne delce, ki so majhni le deset deset tisoč centimetrov v premeru), ki so raztreseni v vodni raztopini.
Termodinamične lastnosti nanodelcev povzročajo, da energijo absorbirajo veliko hitreje kot okoliška tekočina, kar ustvarja veliko temperaturno razliko, ko sončna svetloba zbira zrcalno posodo in njeno toploto pretaka v raztopino. Nato se toplota prenaša na molekule vode, ki mejijo na nanodelce, in jih pretvori neposredno v paro. Ta zasnova omogoča pretvorbo sončne energije v paro na izjemno učinkovit način - le 20 odstotkov energije se porabi za dvig temperature tekočine, preostalih 80 odstotkov pa pomaga proizvesti in vzdrževati parno kopel.
Za razliko od takrat, ko voda običajno zavre in se pretvori v paro, lahko nanodelci ustvarijo znatne količine pare pri 70 stopinjah Celzija, ko je raztopina še daleč pod vreliščem (nekaj pare je nastalo celo, ko so raziskovalci dali tekočinsko kapsulo ledena kopel, pri čemer se zadržuje malo nad nič stopinj Celzija). Kot rezultat, sončni klavec lahko izvaja, kar je običajno izjemno energetsko intenziven postopek - sterilizacijo medicinske opreme - samo z omejeno intenzivnostjo sončne energije.
Raziskovalci so uporabili to tehnologijo za izdelavo dveh povezanih prototipov, ki lahko delujejo izven omrežja. Ena je sistem zaprtega kroga, zasnovan za sterilizacijo medicinske opreme in drugih sorazmerno majhnih predmetov; drugi omogoča vnos in je zasnovan za sterilizacijo človeških in živalskih odpadkov, da se zmanjša širjenje bolezni, kar je še vedno težava v državah v razvoju. Če ga operiramo trikrat na teden, raziskovalci ocenjujejo, da lahko predela urin in iztrebke, ki jih proizvede družina štirih odraslih.
Prototipi so bili preizkušeni z učinkovitostjo ubijanja Geobacillus stearothermophilus, vrste bakterij, ki rastejo v vročih vrelcih in drugih toplih okoljih, zato jih je težje odstraniti s segrevanjem kot večino drugih vrst mikrobov. Oba solarna klava sta prestala test in v 30 minutah pobila vse bakterije v vzorcu.
V testih je solarclave učinkovito ubil bakterije, kar kaže, da lahko uspešno sterilizira medicinsko opremo. Slika prek uporabnika Flickr mynameissharsha
Če je mogoče tovrstno tehnologijo množično proizvajati, lahko potencialno pomaga znatno zmanjšati količino okužb po vsem svetu. Nano delci se med postopkom sterilizacije ne porabijo, zato jih je mogoče v nedogled uporabiti, med vsakim ciklom pa se porabijo razmeroma majhne količine vode. Raziskovalci so si prizadevali tudi za uporabo nizkocenovnih komponent, kadar je to mogoče, a ker je naprava še v fazi prototipa, je težko reči, kakšna bi bila končna cena.
Sonclave se lahko zaradi stroškovnih težav uporablja v vseh okoliščinah, kjer je dostop do električne energije glavna omejitev. Najbolj neposredne uporabe so sterilizacija medicinske opreme in človeških odpadkov, vendar raziskovalci domnevajo, da bi sčasoma lahko uporabili isto tehnologijo za čiščenje vode in omejevanje širjenja bakterij v prehrambenih izdelkih. Izjemna učinkovitost zasnove pri proizvodnji pare bi, kot pravijo, nekoč lahko uporabila tudi pri proizvodnji električne energije.
