Forskare vid Stanford University och SLAC National Accelerator Laboratory har utvecklat en billig och återvinningsbar pulver som kan döda tusentals vattenburna bakterier per sekund när det utsätts för vanligt solljus. Denna upptäckt kan vara en betydande framsteg för nästan 30 procent av världens befolkning som saknar tillgång till säkert dricksvatten.
Vattenburna sjukdomar är orsak till 2 miljoner dödsfall årligen, majoriteten hos barn under 5 år. Forskarna tror att deras innovativa teknik kommer att innebära revolutionerande förändringar i vattendesinfektion och inspirera till fler innovationer inom detta spännande tvärvetenskapliga område.
Det nya desinfektionsmedlet som utvecklats vid Stanford är ett harmlöst metalliskt pulver som fungerar genom att absorbera både UV- och högenergiljus från solen. Pulvret består av nanostorleksskalor av aluminiumoxid, molybdensulfid, koppar och järnoxid.
När pulvret absorberar fotoner från solen, fungerar molybdensulfid/kopparkatalysatorn som en halvledare/metallförbindning, vilket möjliggör att fotonerna kan avlägsna elektroner. De frigjorda elektronerna reagerar sedan med det omgivande vattnet, vilket genererar väteperoxid och hydroxylradikaler – en av de mest biologiskt destruktiva formerna av syre. De nyligen bildade kemikalierna dödar snabbt bakterierna genom att allvarligt skada deras cellmembran.
För studien använde Stanford och SLAC-teamet en 200 milliliter bägare med rumstempererat vatten kontaminerat med cirka 1 miljon E. coli-bakterier per milliliter.
”Vi rörde om pulvret i det kontaminerade vattnet. Sedan genomförde vi desinfektionstestet på Stanford campus i verkligt solljus, och inom 60 sekunder kunde inga levande bakterier upptäckas,” säger Bofei Liu, tidigare postdok vid Stanford.
Det icke-giftiga pulvret är också återvinningsbart. Järnoxid gör att nanoflingorna kan avlägsnas från vattnet med en vanlig magnet. I studien använde forskarna magnetism för att samla in samma pulver 30 gånger för att behandla 30 olika prover av förorenat vatten.
Pulvret kan även vara användbart i avloppsreningsverk som för närvarande använder UV-lampor för att desinficera behandlat vatten.
Studien fokuserade på E. coli, som kan orsaka svår gastrointestinal sjukdom och till och med kan vara livshotande. Stanford och SLAC-teamet planerar att testa det nya pulvret på andra vattenburna patogener, inklusive virus, protozoer och parasiter som också orsakar allvarliga sjukdomar och död.
