Ruská bezpečnostní rada varoval o pravděpodobnosti válek o sladkou vodu před deseti lety. Voda je podle politiků jednou z hlavních rezerv pro zvýšení konkurenceschopnosti země (jakéhokoli státu) na světové scéně a zajištění národních zájmů. Přibližně ve stejné době se začalo mluvit o „vodních válkách“ ve Spojených státech. To bylo usnadněno nejhorším suchem za posledních 50 let, ke kterému došlo v jižních státech.
Vědci již dlouho tvrdí, že podíl čisté pitné vody na planetě neustále klesá a tento trend sílí. Podle Podle OSN, za poslední půlstoletí se podíl pitné vody na osobu snížil o více než 1 %. Během příštích 60 let se očekává další snížení na polovinu. Více než 25 zemí světa (přes 80 miliardy lidí) pociťovalo nedostatek sladké vody již na počátku 2. století.
Připočteme-li k tomu diskusi o globální krizi vodních zdrojů, jejíž vrchol se předpovídá na 40.-50. léta tohoto století a která povede ke strukturálním změnám světové ekonomiky, tak i to, že v některých v dnešních zemích je balená voda dražší než ropa (např. na Novém Zélandu cena jednoho litru vody Antipodes převyšovala cenu litru benzínu 21krát (!)), pak existuje pochopení, že výroba vody, ať už jde o čištění odpadních vod nebo přímou těžbu vody, se stává nejdůležitějším úkolem celého lidstva.
Problém však ve většině případů není v tom, že je vody málo, ale že je znečištěná. Obvykle je to způsobeno tím, že v rozvojových zemích je 80 % odpadních vod vypouštěno do vodních ploch bez čištění a v odlehlých oblastech je velmi obtížné vybudovat plnohodnotná čistírna. V tomto ohledu jsme se rozhodli věnovat pozornost jak dlouho existujícím, tak nedávno patentovaným technologiím, které mají lidstvu pomoci vyrovnat se s globálními výzvami budoucnosti.
Čištění
V poslední době indická společnost IIT Kanpur (IIT-K) a MIT USA společně obdrželi patent na zařízení na čištění vody. Jmenuje se „Nádoba a metoda pro čištění vody a monitorování kvality vody“ a je to malá nádoba, o které společnost tvrdí, že bude velmi nákladově efektivní pro testování kvality vody a její čištění.
Čistící nádoba obsahuje regenerační sorbent, který dokáže oddělit kontaminanty a konzervovat je v mokré nebo suché formě, čímž se vyrábí čištěná pitná voda za cenu pouhých 2 rupií (1,5 rublů) na litr. Výroba vody nevyžaduje žádnou energii a nezanechává žádný odpad, což eliminuje náklady na údržbu.
Novinka zařízení spočívá v jeho schopnosti čistit a měřit přes jeden kanál, což jiné podobné systémy neumožňují. Mezi další oblasti použití zařízení kromě pitné vody patří potravinářský průmysl, recyklace odpadních vod, dávková výroba deionizované vody a monitorování vody v zemědělství.
Obecně vynálezci uzavírají, že zařízení může být použito k monitorování a čištění jiných kapalin konzumovaných lidmi, jako jsou nealkoholické nápoje a další produkty denní spotřeby.
Dalším účinným prostředkem čištění vody, který si v poslední době získává na popularitě, je fotokatalýza. Jak název napovídá, technologie využívá fotokatalyzátor a ultrafialové světlo k čištění vody od toxických nečistot. Výhodou technologie je, že čištění vody nevyžaduje činidla a je založeno na chemické reakci, při které speciální povlak odpařuje škodlivé organické sloučeniny pod vlivem ultrafialového světla.
Před několika lety Panasonic Corporation vyvinul a v Indii testovala technologii, která kombinuje fotokatalyzátor (oxid titaničitý) s absorbentem a katalyzátorem zvaným zeolit, což umožňuje účinnou separaci a regeneraci fotokatalyzátorové vody pro opětovné použití. Oxid titaničitý může mineralizovat širokou škálu organických složek na bezpečné konečné produkty. Katalyzátor využívá k oddělení látky ultrafialové záření, buď ze slunce, nebo z umělého zdroje.
Fotokatalytické systémy úpravy vody jsou vhodné pro použití v čistírnách vod a odpadních vod a mohou čistit průmyslové odpadní vody kontaminované velkým množstvím organických látek nebo kovů. Vzhledem k tomu, že většina čisté vody se dnes používá pro zemědělské účely, může se taková technologie stát velmi populární.
Vědci z South Ural State University šli podobnou cestou, patentováno v roce 2020 inovativní způsob čištění odpadních vod. Vyvinuli fotokatalyzátor s tepelně stabilním mikroporézním povlakem na bázi oxidu titanu a křemíku. I při nízkých úrovních ozáření je účinný proti nebezpečným fenolickým sloučeninám v odpadních vodách. Oxid křemíku titanu neboli anatas si navíc zachovává své vlastnosti i při teplotách do 700 °C, což umožňuje jeho použití v mnoha průmyslových procesech.
Inovativní povlak se nanáší na skleněné desky, které jsou ozařovány ultrafialovým světlem nebo jednoduše slunečním zářením. Poté prochází kontaminovaná voda průtokovým reaktorem a aktivní radikály uvolněné při ozařování v ní ničí nebezpečné organické sloučeniny.
Nanotechnologie
Nanotechnologie si zaslouží zvláštní zmínku mezi technologiemi pro čištění vody. Dnes se vyvíjí několik přístupů a procesů pro aplikace na atomové a molekulární úrovni. Jsou považovány za modulární, vysoce účinné a nákladově efektivní ve srovnání s tradičními metodami. Technologie typicky zahrnují použití nanočástic stříbra, mědi a nulamocného železa (ZVI) v nanostrukturovaných fotokatalyzátorech, nanomembránách a nanoadsorbentech.
Výhodou nanotechnologie je, že vysoký poměr povrchu k objemu nanočástic zvyšuje adsorpci chemických a biologických částic, což umožňuje separaci kontaminantů při velmi nízkých koncentracích. Nanoadsorbenty mají specifické fyzikální a chemické vlastnosti pro odstraňování kovových nečistot z vody. Nejběžnější jsou uhlíkové nanotrubice, které jsou schopny odstraňovat z vody organické, anorganické i biologické sloučeniny.
Dnes se na vývoji takových membrán podílejí společnosti jako Alfa Laval, Applied Membranes, Dow DuPont, GEA Group, Inopor a Koch Membrane Systems.
Některé nanotechnologie využívají fosilní materiály. Například zeolit je přirozeně se vyskytující minerál, o který se někteří vědci začali zajímat kvůli tomu, jak dobře funguje jako adsorbent ve vodě. Je schopen zachytit velké molekuly.
Nedávno japonští vědci, inspirovaní strukturou teflonu, se vyvinuly technologie odsolování mořské vody – umožňuje zbavit se molekul soli na nanoúrovni. Pomocí počítačových simulací vytvořili funkční prototyp ukazující účinnost nanostruktury na bázi fluoru pro filtraci solí. Vedoucí experimentu Ito Yoshimitsu z katedry chemie a biotechnologie na Tokijské univerzitě tvrdí, že fluoridové nanokanály se ukázaly být ještě energeticky účinnější ve srovnání s jinými známými metodami filtrace.
Jen si dej vodu
Bylo by špatné ztratit ze zřetele metody nikoli pro čištění, ale pro získávání vody různými způsoby – ze vzduchu, mlhy a dokonce i ovoce. Tato nejnovější technologie patentováno Australská společnost Botanical Water Foundation. Umožňuje filtrovat a čistit vodu ze zeleniny, ovoce a cukrové třtiny, která se obvykle likviduje koncentračním procesem. Při výrobě hotových výrobků – rajčatového protlaku, koncentrovaných ovocných šťáv nebo cukru – se vypařováním po celém světě vyplýtvají biliony litrů vody.
Společně s japonským FUJITSU Botanical Water Foundation spustila v roce 2022 platformu BWX, která bude využívat technologii blockchain k zajištění transparentnosti a sledovatelnosti procesů v průběhu celého výrobního cyklu, včetně čištění, prodeje, nákupu, dodání a použití produktu.
K získání vody se samozřejmě používá zcela přirozený proces odpařování. Patentováno Startup Zero Mass Water technologie Hydropanel. Využívá solární energii a vytváří dostatek čisté pitné vody pro dva až tři osoby – asi 10 litrů denně. Ventilátory prohánějí vzduch skrz hygroskopický materiál a poté se vodní pára extrahovaná ze vzduchu kondenzuje a skladuje ve 30litrové nádrži. Dále se voda filtruje a přidávají se minerály pro zlepšení pitných vlastností vody. Systém lze připojit k vodovodnímu kohoutku vašeho domova pro rychlý přístup k vodě připravené k pití.
Podobnou technologii využívá společnost Innovative Water Technologies, která vyvinul systém filtrace vody SunSpring Hybrid. Jedná se o samostatný přenosný filtr poháněný solární nebo větrnou energií, který poskytuje 20 000 litrů čisté vody denně po dobu deseti a více let. Filtr také umožňuje zachycovat dešťovou vodu a využívat ji jako pitnou.
Když už jsme u dalšího zcela přirozeného (ale pracného) způsobu získávání vody. Nezisková organizace Dar Si Hmad sbírá mlha na svazích hory a produkuje více než 6000 XNUMX litrů vody denně. Jedná se o největší světový projekt využívající takovou technologii. Přitom je to až směšně jednoduché. Mlha je „zachycována“, když prochází propletením velkých vertikálních sítí a proudí do sběrného systému, kde je filtrována a míchána s podzemní vodou. Voda je pak rozváděna potrubím všem potřebným.
Článek popisoval pouze některé technologie, které lidstvo vyvinulo a dále vyvíjí, aby jednoho dne neumřelo žízní. Zřejmě jejich počet poroste a bude po nich stále větší poptávka, protože neustále se objevují náznaky o rostoucí hodnotě čisté vody. Takže na konci června 2022 generální ředitel Nestlé Corporation, Peter Brabeck-Letmathe tvrdilže voda není lidské právo a měla by být privatizována a kontrolována nadnárodními společnostmi. Takové pocity nemohou než být alarmující.
O službě Online Patent
Online Patent je digitálním systémem č. 1 v žebříčku Rospatent. Od roku 2013 vytváříme unikátní řešení LegalTech pro ochranu a správu duševního vlastnictví. Zaregistrujte se ve službě Online Patent a získejte přístup k následujícím službám:
Online registrace programů, patentů na vynálezy, ochranné známky, průmyslové vzory;
Podání žádosti o zařazení do registru domácího softwaru;
Možnosti pro urychlené zpracování služeb;
Bezplatné vyhledávání v databázích patentů, programů, ochranných známek;
Monitorování nových aplikací na základě kritérií;
Další články, analýzy od odborníků a užitečné informace o duševním vlastnictví v Rusku a ve světě najdete na našem kanálu Telegram.
Získejte slevu 2000 XNUMX RUB na svou první objednávku. Více podrobností v připnutém příspěvku.
