물

텍사스주 오스틴 — 2017년 허리케인 하비부터 2021년 극한 동결까지 최근 몇 년간 텍사스에 발생한 폭풍으로 인해 많은 인구가 위험에 빠졌고 수백만 명이 오랫동안 전기나 물 없이 지내왔습니다.

이러한 재난은 또한 오스틴에 있는 텍사스 대학의 연구원이 지역 사회가 악천후에 대응하는 데 도움이 될 수 있는 혁신에 대한 연구에 다시 집중하도록 동기를 부여했습니다. 그녀의 최신 프로젝트는 작은 전기 충격으로 박테리아 세포를 제거하여 물을 빠르게 청소할 수 있는 머그 크기의 장치입니다. 실험실 실험에서 이 장치는 오스틴의 Waller Creek에서 채취한 2~3온스 샘플에서 약 20분 만에 대장균 박테리아의 99.997%를 제거할 수 있었으며 더 많은 작업을 수행할 수 있었습니다.

"우리는 전기장으로 박테리아 세포를 조종하기 때문에 아주 적은 에너지를 사용하여 물을 정화할 수 있으며, 대부분의 박테리아 세포는 전극으로 스스로 추진하여 산 채로 포획되는 타고난 수영자입니다."라고 부교수인 D. Emma Fan이 말했습니다. 최근 ACS Nano에 발표된 연구를 주도한 Cockrell School of Engineering의 Walker 기계공학과.

이 장치의 핵심은 연구팀이 이전에 만든 '분기형' 전극이다. 특허받은 전극의 구조는 가지가 여러 방향으로 이동하는 나무의 뿌리 시스템을 기반으로 합니다.

전기가 흐르면 장치는 대장균 세포를 끌어당기는 장을 생성합니다. 그들은 전극 가지로 기꺼이 "수영"합니다.

전극은 흑연 폼으로 만들어졌으며 전기장에서 호환성과 내구성이 뛰어나며 몇 시간 동안 지속적으로 작동할 수 있습니다. 효율성 외에도 이 장치는 저렴합니다. 폼으로 둘러싸인 전극을 만드는 데 드는 비용은 2달러 미만입니다.

사용 방법도 간단합니다. 먼저 전극이 채워진 컵을 물에 담그십시오. 다음으로, 전기 충격을 가하고 기다렸다가 전극이 박테리아를 잡아내도록 하십시오. 그런 다음 이제 마실 수 있는 물을 기다렸다가 제거하십시오.

연구원들은 현재 이를 상용화하는 방법을 조사하고 있으며 다음으로는 컵 디자인을 간소화하려고 합니다. 월러 크릭(Waller Creek)의 물을 정화하는 데 사용되는 것은 3D 프린팅된 프로토타입입니다. 그리고 그들은 전극을 삽입하고 제거하는 과정을 더욱 단순화하기를 원합니다.

간단한 상업용 물 여과를 위한 여러 가지 현재 방법 중 각각에는 심각한 결함이 있습니다. 소독제를 사용하면 섭취 시 해로울 수 있는 산화제가 방출될 수 있습니다. 역삼투압 시스템은 높은 수압이 필요하고, 태양열 스팀은 일정한 햇빛이 필요하기 때문에 자연재해 속에서는 신뢰할 수 없습니다.

또한 전력을 사용하면 에너지 저장을 위해 배터리와 통합할 수 있으며 집, 사무실 또는 자동차에서 쉽게 사용할 수 있습니다. 에너지 비용도 다양한 신기술에 비해 훨씬 저렴합니다(예: 태양열 증기 가열의 1000분의 1 수준).

장치에 사용된 전극은 원래 슈퍼커패시터용으로 제작되었습니다. Harvey가 Fan에게 자연 재해에 집중하도록 동기를 부여한 후 텍사스의 인구는 2050년까지 두 배로 증가하고 회복력을 다루기 위한 연구가 필요하다고 추정합니다.

정전이나 물 끓임 알림이 발생할 경우 이 기술이 적용된 장치를 소유한 사람은 개울이나 개울로 운전하여 간단한 DC-AC 변환기를 통해 자동차 배터리에 연결하고 물을 정화할 수 있습니다. 집에 마실거리로 가져가려고요. 동일한 원리로 태양광 패널을 사용하여 전력을 공급할 수도 있습니다.

Fan은 “물, 가스, 전기가 없어 물 인프라가 다운되면 연못, 하천, 강에서 나오는 물을 정화하기 위한 사용 시점 장치가 필요합니다.”라고 말했습니다. "우리는 우리 장치가 언젠가는 그 요구를 충족할 수 있을 것이라고 믿습니다."

미디어 연락처

냇 레비Cockrell School of Engineeringe: [email protected]