新興技術により水道で安全な水が生成される

私たちは地域社会に安全な水を提供するのは当然のことだと考えることがあります。 しかし、世界中の地域社会にきれいな飲料水を提供するには、クリーンテクノロジーのイノベーションが絶対に必要であることがわかりました。

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清潔で安全な水へのアクセスは、人間の健康と社会全体にとって最も重要です。 飲料水不足は、今日世界が直面している最も問題のある危機の 1 つです。 水は世界的に最も豊富な資源の 1 つであるにもかかわらず、人間が消費できるきれいな水は 1% 未満とみなされます。 気候変動、人口増加、インフラの老朽化、都市化は、水供給における変動の重要性を増しています。 水の利用者は新しい安全な水源に依存する必要があり、これまで試されていなかった処理技術を導入するクリーンテックのイノベーターが求められています。

飲料水中のさまざまな汚染物質にさらされるリスクが高いため、使用時点 (POU) の飲料水処理が急速に拡大しています。 POU 処理システム市場の主な成長要因の 1 つは、人口の増加であり、2030 年には 86 億人に増加すると予想されています。この指数関数的な成長は、きれいな水が不足するにつれて、POU に対する需要の増大を確実に引き起こすでしょう。

現在、POU 処理技術には、糸巻き堆積物フィルター、活性炭、改質炭素、イオン交換およびレドックス媒体フィルター、逆浸透膜、紫外線ランプ、ナノテクノロジーベースのソリューション、UV および UF 処理の組み合わせ、有機および生分解性フィルターのさまざまな組み合わせが含まれています。ソリューション。

これらのテクノロジーの多くは十分に実証されており、高度にコモディティ化されており、コスト効率が優れています。 高度な酸化プロセスは、ヒドロキシルラジカルや硫酸ラジカルなどの強力な一時的な化学種を使用する化学酸化プロセスであり、太陽エネルギー、電気エネルギー、音響エネルギーなどを使用して水から生成できるため、興味深いものです。

21世紀初頭、世界保健機関は「配水システムに入る水は微生物学的に安全でなければならず、理想的には生物学的にも安定している必要がある」と述べました。 飲料水の生物学的安定性とは、水処理施設で生成されたものと同じ微生物品質の飲料水を蛇口で消費者に提供するという概念を指します。 ただし、水道本管や敷地内の配管内での配水中に細菌が制御されずに増殖する可能性があり、次のような問題が発生する可能性があります。

安全な水の専門家は、水の微生物群集を、望ましくない微生物の侵入や増殖に耐性があり、流通中に過剰な再増殖が見られない状態にどのように誘導するのでしょうか? 生物学的安定性を得るには、飲料水には利用可能な増殖制限因子の量と比較して比較的多量の細菌が含まれている必要があります。 生物学的に安定した飲料水を生産するには、水源の水質と水処理の両方が重要です。 生物学的に安定した水を得るには、2 つの主な条件を満たす必要があります。

一連の処理の最後に栄養素と微生物を超低レベルまで除去する興味深いアプローチの 1 つは、逆浸透 (RO) です。 RO は、高圧下で水分子を膜上に押し出すことで細菌や栄養素を物理的に保持する新興技術です。

生物濾過 (活性炭濾過) は、流通ネットワーク内での再増殖を防ぎ、微量汚染物質を除去するために、物理化学的処理の後に適用されることがよくあります。 この処理ステップは、フィルター上の吸着と制御された微生物の増殖の組み合わせによって栄養素が除去されるため、生物学的に安定した飲料水を得るために非常に重要です。

水質悪化は配水システムで発生する可能性があるため、解決策の 1 つは、建物の蛇口や蛇口よりも先にある家庭または建物の水道本取水口にシステムを設置する、入口点 (POE) 水処理の広範な導入である可能性があります。または、飲料、料理、入浴用の水を供給するために使用されるその他の専用コンセント。 一般的な POU システムには、培地濾過、RO 膜、UV 消毒、再石灰化などの水処理技術が含まれています。

ダッカで働く博士研究員は、飲料水を安全にするためには水道の自動消毒が有益であることに気づきました。 当時、ほとんどの水を処理する技術には信頼できる電力源と一定した水の供給が必要でしたが、これらはほとんどの低所得コミュニティに欠けているアクセスポイントでした。

パイプシステムを通じて飲料水を配水する処理施設が、そのような多くの地域社会で効果を発揮しないのはなぜでしょうか?

エイミー・ディカリング氏と彼女のチームは、多くの病気が蔓延しており、きれいな水や衛生器具が利用できない地域では、自動消毒によって水を滅菌できる可能性があると判断しました。

ベンチュリは、ユーザーが水を集める場所 (通常は配管システムまたは貯蔵タンクに接続された蛇口) に液体塩素を自動的に供給します。 電気や可動部品は必要ありません。 研究チームは、バングラデシュとケニアの研究室と、地域の水道、病院、診療所などの現場でベンチュリをテストしました。 これまでのところ、彼らはケニアのキスムとその周辺の顧客に水を販売する企業にこの装置に興味を持っている。

また、特定の環境でこの技術の健康上の利点をテストしたいと考えているため、国際人道援助団体である CARE と提携して、ベンチュリがケニア西部の病院や診療所で確実に機能するかどうかを調査しました。 テストによって、実際の生活への影響が判断されます。

技術者であれば、「ベンチュリ」の由来を認識しているでしょう。 ベンチュリ効果は、パイプ内を流れる流体が狭い部分を通過するときに発生し、圧力が低下し、速度が増加する現象です。 この効果はベルヌーイ方程式を通じて数学的に説明され、自然と産業の両方で観察できます。 多くの業界アプリケーションは、狭窄した配管を流れるときの流体の反応を予測できる必要があるため、この効果に依存しています。

2022年の市場レポートによると、飲料水の改善に注力するクリーンテック企業が直面する主な課題は、地理的に広い地域で利用できる水の質が異なることだという。 水の化学的および物理的性質は、重金属汚染や硬水と軟水など、場所によって異なります。 これは、主要企業が普遍的な水処理ソリューションか、特定の地理的領域を対象とした特定の処理ソリューションを設計する必要があることを意味します。

POU水処理システム市場のもう1つの大きな課題は、持続不可能で有毒な飲料水の問題の解決にも役立つ精製水ボトル会社の広範な浸透です。 ミシガン州フリントのような場所では、飲料水中の鉛汚染の問題が深刻化している。 したがって、影響を受ける住民が認識しているように、ボトル入りの水は POU 水処理システムと比較してより安全な選択肢であると思われます。

マサチューセッツ工科大学の研究者らが粒子や塩分を除去して飲料水を生成できる、重さ 10 キログラム未満のポータブル脱塩ユニットを開発したことが役に立ちます。 他のイノベーターたちも、地球上に迫りくる飲料水危機を解決するために、一般に受け入れられている慣行と革新的なテクノロジーを組み合わせて取り組んでいます。 水道の安全な水に重点を置いている信頼できるクリーンテクノロジーのイノベーターを知っている場合は、以下のコメントセクションでその声を共有してください。

キャロリン・フォーチュナ (彼ら、彼ら) 博士は、環境正義に生涯を捧げてきた作家、研究者、教育者です。 キャロリンは、名誉毀損防止連盟、国際識字協会、リービー財団から賞を受賞しています。 キャロリンはテスラへの小規模投資家です。Twitter と Facebook でキャロリンをフォローしてください。

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