Солнечная очистка воды за час: разработана компактная система дезинфекции для регионов с ограниченной инфраструктурой

Специалисты Университета Коннектикута совместно с коллегами из Йельского университета разработали компактную систему очистки питьевой воды, работающую на солнечной энергии. Как следует из публикации в журнале npj Clean Water, устройство позволяет обеззараживать воду менее чем за час, сочетая сразу несколько методов обработки.

Разработка ориентирована прежде всего на регионы с ограниченным доступом к централизованным системам водоснабжения, где традиционные технологии — фильтрация и ультрафиолетовая дезинфекция — недоступны или экономически нецелесообразны. В таких условиях, как отмечают авторы, ключевым ресурсом остается солнечная энергия.

В основе системы лежит комбинация механической фильтрации, солнечной пастеризации и фотосенсибилизации. Последний метод предполагает использование специальных веществ — фотосенсибилизаторов, которые под воздействием солнечного света активируют кислород в воде, превращая его в реактивную форму, способную разрушать бактерии и вирусы. В качестве такого вещества исследователи использовали эритрозин — распространенный пищевой краситель.

Как отмечает один из разработчиков, профессор Эрик Риберг, сочетание нескольких методов позволяет повысить эффективность очистки: если фильтрация задерживает крупные патогены, а пастеризация и солнечное облучение эффективно воздействуют на бактерии, то фотосенсибилизация обеспечивает инактивацию вирусов, которые традиционно хуже поддаются обеззараживанию.

Дополнительной особенностью системы является визуальный контроль процесса: по мере разрушения фотосенсибилизатора вода меняет цвет, что позволяет определить момент, когда она становится безопасной для употребления. При интенсивности солнечного излучения около 1100 Вт/м² модель показывает достижение безопасного уровня очистки менее чем за час, а последующие циклы обработки могут занимать около 30 минут. Полевые испытания подтвердили расчетные показатели.

Моделирование, проведенное для различных климатических условий, включая регионы Африки и Латинской Америки, показало, что система способна обеспечивать до 50 литров безопасной воды на человека в сутки — уровень, соответствующий рекомендациям ООН, — большую часть года.

Разработчики также рассматривают возможности масштабирования технологии — от бытового уровня до использования на уровне небольших сообществ. Отдельное направление исследований связано с заменой синтетических фотосенсибилизаторов на природные аналоги, такие как хлорофилл или соединения на основе зверобоя, что может снизить экологические и токсикологические риски.