Плохой доступ к безопасной питьевой воде является серьезной проблемой для трети населения мира, особенно для тех, кто живет в сельской местности. Из-за обилия солнечного света во многих из этих регионов технология солнечной дезинфекции имеет большие перспективы. Однако неясно, какая форма солнечной дезинфекции будет работать лучше всего.

Группа исследователей под руководством Джэхонга Кима, старшего профессора инженерии Генри П. Бектона на кафедре химической и экологической инженерии, изучила плюсы и минусы пяти наиболее распространенных технологий дезинфекции на основе солнечной энергии, которые применяются в их точка использования: полупроводниковый фотокатализ для получения гидроксильного радикала , фотосенсибилизация красителем для получения синглетного кислорода , УФ-облучение с использованием светодиодов, питаемых от фотоэлектрической панели, дистилляция с использованием солнечного дистиллятора и солнечная пастеризация путем повышения температуры воды в объеме до 75 ° C. Результаты опубликованы в Nature Sustainability .

«Это действительно первый анализ, основанный на том, сколько солнечного света по всему земному шару и как мы можем использовать солнечный свет для дезинфекции воды», — сказал Ким. «Во многих случаях дезинфекция является наиболее важной целью лечения, поскольку болезни, передающиеся через воду, являются одной из основных причин заболеваемости и смертности во всем мире».

В рамках своего анализа исследователи пришли к выводу, что солнечная пастеризация может быть наиболее перспективной. Он меньше зависит от прорывов в материалах, меньше зависит от типов патогенов и в среднем обеспечивает гораздо большую эффективность дезинфекции.

«Причина его эффективности в том, что каждый микроорганизм погибнет, если температура будет выше 75 градусов по Цельсию в течение нескольких минут», — сказал Ким. «Может быть, все сводится к простому повышению температуры воды — простое, но эффективное решение».

По словам Кима, сравнение различных методов может быть сложным, поскольку условия значительно различаются по всему миру, включая тип патогена, интенсивность солнечного излучения и качество воды.

«Мы решили дать целостный взгляд на наш подход к этой проблеме, проведя тестовое моделирование, поэтому вся эта статья основана на компьютерном моделировании », — сказал он. «Мы провели обширный анализ чувствительности и изменили переменные, чтобы увидеть, как производительность зависит от изменений определенных параметров».

Исследователи сосредоточились на технологиях в точках использования, поскольку многие из изученных ими регионов имеют очень плохую инфраструктуру и находятся вне сети. В результате централизованная очистка и распределение воды не является жизнеспособным решением из-за высоких затрат на инвестиции и техническое обслуживание. Однако технологии очистки воды в месте использования имеют относительно низкую стоимость и просты в эксплуатации.

Этот документ может потенциально послужить руководством для других исследователей в области очистки воды с помощью солнечной энергии.

«В этой статье впервые критически сравниваются технологии, которые люди изучали в течение последних многих десятилетий, — сказал Ким. «Я надеюсь, что это станет важным справочником и руководством для всех, кто изучает и практикует солнечную дезинфекцию для очистки воды».