Ученые создали плавающую капсулу, которая может сделать речную воду безопасной для питья за 30 минут

Этот прототип, работающий без батареек, проверяет воду на общее содержание растворенных твердых веществ, а затем дезинфицирует до 1 литра без использования химикатов или внешнего источника питания.

• Исследователи из Сеульского университета Ёнсе разработали прототип плавающей капсулы, которая может проверять качество воды и дезинфицировать загрязненную воду без батареек, химикатов или внешнего источника питания.
• Капсула активируется встряхиванием; она использует электростатический заряд, образующийся при плавании, для уничтожения бактерий и вирусов, дезинфицируя до 1 литра речной или озерной воды примерно за 30 минут.
• Это недорогое устройство пока остается ранним прототипом, предназначенным для чрезвычайных ситуаций и районов с ограниченными ресурсами, а не для замены систем водоочистки или комплексного анализа воды.

Более двух миллиардов человек во всем мире не имеют надежного доступа к безопасной питьевой воде. А в зонах стихийных бедствий поврежденная инфраструктура может подвергнуть еще большее количество людей риску. Ученые из Южной Кореи разработали прототип, который, как они надеются, поможет решить обе проблемы — всего лишь простым движением запястья.

В июне исследователи из Университета Ёнсе и сотрудничающих учреждений опубликовали в журнале Nature Water исследование, описывающее самодостаточную плавающую капсулу, которая измеряет качество воды и дезинфицирует микроорганизмы — и всё это всего за несколько секунд встряхивания рукой.

Как автономная капсула очищает воду

Устройство, которое они назвали капсулой FDGD (Floating-Induced Detection-Guided Disinfection – плавающая капсула, управляемая обнаружением), работает без батареек, химикатов и подключения к электросети. Для его использования капсулу встряхивают рукой в ​​течение нескольких секунд, в результате чего внутренний магнит перемещается через катушку и генерирует электричество.

Затем устройство анализирует небольшой образец воды, помещенный в капсулу. «Этот ток питает датчик общего содержания растворенных твердых веществ (TDS) и модуль Bluetooth, позволяя капсуле измерять качество воды и передавать результат на пользовательский интерфейс, например, телефон или часы», — пояснила команда в своем заявлении . «Этот шаг дает пользователю простую основу для принятия решения о необходимости дезинфекции воды». 

Если содержание растворенных твердых веществ в воде составляет менее 250 миллиграммов на литр, прибор классифицирует ее как пригодную для микробиологической дезинфекции. Более высокое значение указывает на то, что вода может быть небезопасна для обработки, и пользователю следует найти другой источник. Капсула может инактивировать бактерии и вирусы, но она не может удалять химические загрязнители, такие как мышьяк, пестициды или промышленные загрязнители.

После того как капсула определит, что вода пригодна для обработки, её помещают на поверхность воды, чтобы она плавала. Контакт капсулы с водой генерирует небольшой электростатический заряд, который концентрируется на микроскопических наностержнях, покрывающих оболочку. Возникающее электрическое поле разрушает бактериальные мембраны и вирусные структуры посредством процесса, называемого необратимой электропорацией, что помогает дезинфицировать воду без добавления химикатов или внешнего источника питания.

В лабораторных условиях капсула уничтожила кишечную палочку в литре воды всего за 20 минут, а бациллу поджелудочную железу (Bacillus subtilis), трудноубиваемую бактерию, — примерно за 25 минут. Если дать ей подействовать в течение 30 минут, она сможет полностью дезинфицировать литр речной или озерной воды.

Исследователи также обнаружили, что капсула сохранила свои характеристики на протяжении 120 последовательных циклов дезинфекции без заметного снижения эффективности. На основе этих испытаний на долговечность они подсчитали, что одна капсула может обработать не менее 480 литров воды за весь срок службы — и ее производство обойдется менее чем в 25 долларов.

Где капсула может принести наибольшую пользу

Капсула FDGD пока является лабораторным прототипом, поэтому в ближайшее время она не появится в аварийных комплектах или снаряжении для активного отдыха. Исследователи также подчеркивают, что она не предназначена для замены традиционных систем очистки воды или комплексного химического анализа. Вместо этого они рассматривают ее как портативный инструмент для ситуаций, когда эти ресурсы недоступны, помогающий пользователям проверять воду перед ее дезинфекцией.

«Более широкое значение этой работы соответствует необходимости в более устойчивых и доступных технологиях водоснабжения. Безопасная вода не должна зависеть только от централизованной инфраструктуры или постоянного внешнего финансирования», — написали они. «Мы надеемся, что, объединив автономное обнаружение с автономным обеззараживанием, это исследование внесет свой вклад в разработку будущих подходов к обеспечению более безопасной питьевой воды в условиях ограниченности традиционных ресурсов».

 https://www.foodandwine.com/floating-induced-detection-guided-disinfection-capsule-yonsei-university-12031195?hid=407c92f4ce1fefe1917e35a902e480e1b259f307&did=25149449-20260808&utm_campaign=faw-bottle-service_newsletter&utm_source=faw&utm_medium=email&utm_content=080826&lctg=407c92f4ce1fefe1917e35a902e480e1b259f307&lr_input=a9e0bef645d4f7c47f5ddb76e5cb74195f3e0d302553b590c1c2e4f4c882f48b&bvee=1786226544323&kw=myrecipesnl