Одна из острейших проблем, которая стоит сегодня перед человечеством — это дефицит чистой питьевой воды. Нехватку водных ресурсов уже сегодня ощущают на себе миллионы людей, особенно остро эта проблема стоит в некоторых странах Азии и Африки. Однако последние разработки ученых в области нанотехнологий могут помочь человечеству решить эту проблему и обеспечить миллионы людей чистой питьевой водой.
Человек потребляет огромное количество питьевой воды, причем для питья необходима именно чистая, свежая и пресная питьевая вода. Необходимо учитывать также то, что более 97% воды на земном шаре непригодна для нас. Оставшиеся проценты водных ресурсов постоянно загрязняются сельским хозяйством, промышленностью и теряются в виду неэффективного использования. В тоже самое время население планеты стремительно растет и по прогнозам экспертов, к 2030 году 3,9 миллиарда людей (47% населения) не будут иметь доступа к чистой питьевой воде. Некоторые футурологи уже сейчас предсказывают будущие войны, которые будут вестись странами за источники чистой питьевой воды.
Однако ученые вскоре смогут предложить «крохотное», но очень эффективное решение этой глобальной проблемы. Речь идет о нанотехнологиях. Уже теперь разрабатываются наноматериалы, которые смогут эффективно очищать загрязненную воду от токсичных соединений металлов или ядовитых органический веществ, а самое главное смогут превращать соленую морскую воду в пресную.
Уже сегодня на многих очистных сооружениях в США и Западной Европе используются фильтры в которые встроены различные наноматериалы и они выполняют некоторую специфическую работу, причем делают это весьма эффективно. В Европе стартовал амбициозный проект Nametech, который совместно финансируется Европейской Комиссией и Университетом прикладных наук Швейцарии, в рамках которого на очистных сооружениях применяют различного рода наночастицы для выполнения очистки воды от различных примесей.
В данном проекте ученые применяют сразу несколько соединений: соединения железа для нейтрализации хлора и токсичных металлов, наночастицы серебра для уничтожения патогенных бактерий и наночастицы диоксида титана для нейтрализации органических соединений, таких как гормоны, лекарственные препараты или навоз. Для активизации последних частиц необходим обычный свет.
Пока продуктивность работы таких систем невысока, модуль с подобными материалами может очистить несколько кубических метров воды в час, однако технология очень молода и ученые обещают ей большое будущее. Уже сейчас есть заинтересованность подобными материалами со стороны серьезных инвесторов, которые готовы вкладывать деньги в подобные исследования. По прогнозам экспертов, нанотехнологии смогут играть серьезную роль в очистке воды уже в ближайшие 5 или 10 лет.
Однако уже сейчас у ученых есть разработки, которые могут показать реальный результат в решении данной проблемы. В Стелленбошском университете в Южной Африке был разработан специальный пакетик, очень похожий на те в которых мы завариваем чай, однако он может существенно помочь в решении проблемы недостатка чистой воды в Африке.
Пакет просто вставляется в горлышко обычной бутылки и он может очистить один литр воды в час. Сам пакет сделан из специального нановолокна, которое пропитано антимикробными препаратами, такое сито убирает из воды практически 100% бактерий, внутри же пакета находиться активированный уголь, который нейтрализует тяжелые металлы и органические загрязнения. Пока это еще только прототип, однако компания AquaQure, которая разрабатывает данный проект надеется на его скорейший выход на рынок.
Однако очистка и обеззараживание пресной воды — это только одна задача, которую может помочь решить нанотехнологии. Вторая, наверное даже более важная задача, которую нужно решить, для «утоления» будущей мировой жажды — это опреснение соленой воды. Действительно подавляющая часть запасов воды на нашей планете является непригодной для пития. Мы говорим о соленой воде морей и океанов. Ученые, которые работают в сфере нанотехнологий и здесь готовы «подставить плечо» и предложить более эффективный и менее дорогой способ опреснения соленой воды.
На нынешний момент опреснение — это очень энергозатратный и дорогой процесс. Основная технология опреснения — это обратный осмос, когда соленая воды под большим давлением подается через специальную мембрану. Использование наноматериалов в данном процессе может существенно его удешевить.
Кроме того, если в емкость заполненную соленной водой поместить два электрода и подать напряжение на них, то ионы солей будут оседать на электродах и таким образом можно опреснять воду. Если же покрыть электроды наноматериалами, то эффективность такого процесса существенно увеличиться. При применении наноструктурированного углерода и углеродных нанотрубок затраты уменьшаются на 75%. Ученые считают, что подобные технологии могут стать доступными в промышленных масштабах в течении 10 ближайших лет.
Однако для многих развивающихся стран важно предложить децентрализованные способы очистки воды по той простой причине, что водопроводная сеть там развита слабо или совсем отсутствует. Нанотехнологии должны помочь очищать воду прямо в момент ее использования и предложить каждому жаждущему стакан чистой воды.
