Ученые разработали технологию стерилизации на солнечных батареях

Исследователи в области нанотехнологий из Университета Райса (Rice University) обнародовали систему стерилизации на солнечных батареях, которая может  помочь  2,5 миллиардам человек, не имеющим  нормальные санитарные условия. Система стерилизации «солнечным  паром»  использует наноматериалы  и  преобразовывает   80% энергии солнечного света   для уничтожения микробов. Эта технология описана в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences Early Edition. В статье исследователи   показывают два способа использования “солнечного пара” для стерилизации: один — для очистки медицинских инструментов, другой — для санитарной обработки человеческих отходов.

Актуальность проблемы

Стерилизаторы — это аппараты для проведения стерилизации.

«Стерилизацию невозможно проводить  без электричества», — говорит   Наоми Халас (Naomi Halas). «Эффективность солнечного света   открывает новые возможности для стерилизации».

В прошлом исследовании ученые  показали, что «солнечный пар»   эффективен при прямом преобразовании солнечной энергии в тепло,   он даже может производить пар из холодной воды.

Материалы и методы исследования

Эффективность солнечного пара исходит от светособирающих наночастиц. Оара Нойманн (Oara Neumann) создал версию нанопузырьков, которые преобразуют широкий спектр солнечного света, включая видимую и невидимую полосу пропускания, непосредственно в тепло. При погружении в воду и при воздействии солнечного света частицы так быстро нагреваются, что   мгновенно испаряют воду и создают пар. Общая энергоэффективность технологии составляет 24%. Для фотогальванических солнечных панелей, как правило, общая энергетическая эффективность составляет около 15%.

Результаты научной работы

При использовании в автоклавах  тепла и давления, создаваемых паром, это было достаточным для уничтожения не только живых микробов, но также спор и вирусов. Автоклав с солнечным паром   может убить даже самые термостойкие микроорганизмы.

«Процесс очень эффективен. Нам нужно было создать систему, которая могла бы обрабатывать отходы семьи из четырех человек всего двумя процедурами в неделю, и установка автоклава, о которой мы сообщали в этой статье, может это сделать», — сказал Нойманн. «Санитарно-гигиенические технологии не являются гламурными, и это вопрос жизни и смерти для 2,5 миллиардов человек», — сказал Халас. «Для того  чтобы это действительно работало,  нужна технология, которая может   работать  относительно быстро, проста в обращении и не иметь опасных компонентов.  И это единственная технология, которая   может полностью стерилизовать отходы».

Литература

Neumann O. et al. Compact solar autoclave based on steam generation using broadband light-harvesting nanoparticles //Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2013. – Т. 110. – №. 29. – С. 11677-11681.