世界のどこにいても、カール・リンデン教授は、タップをオンにしてきれいな飲料水を受け取ることができるようにしたいと考えています。これは、米国と中低所得国の大規模な国からまだ欠落している基本的な、しかし重要な、必要性です。
CUボルダーの持続可能な開発に関しては、モルテンソン・寄贈教授のリンデン氏は、「人々は水と同じくらい不可欠なものに関しては、信頼できる信頼できる技術に値する」と述べた。「水資源が不足しつつあるので、私たちは、効率的で手頃な価格の治療オプションの次世代を考える必要があります。
世界保健機関(WHO)は、約7億8,500万人が基本的な飲料水のろ過にさえアクセスできなくなり、コレラや赤痢などの病原体に対して脆弱であると推定しています。この問題は、人口増加と水の入手可能性に対するストレスの増加により、今後数十年で増加すると予想されています。
一方、治療技術は1世紀以上にわたってあまり変わっていません。砂または炭素ベースのろ過および消毒剤の化学物質は、家庭のブリタフィルターから塩素錠剤まで、自治体の施設と日常生活の両方で一般的に使用されています。しかし、両方の方法には限界があります:ろ過は大規模に農村地域に届けるには高価であり、化学物質は不快な味を加えることができます。
カール・リンデンは研究室で細菌培養物を見ています。カール・リンデンは、飲料水の消毒のための機器を検査トップ:カール・リンデン(左)は、大学院生のタラ・ランドールと博士研究員ベン・マーと一緒に細菌培養を検査します。下:リンデンとランドールは、飲料水を消毒するためのツールをチェックしてください。(クレジット:ケイシー・キャス)
何十年も水処理を研究してきた土木環境建築工学科のメンバーであるリンデンは、紫外線消毒という別の解決策に焦点を当てています。紫外線は、有害な副作用なしに、分と比較して秒のスケールで大腸菌やジャルディアのような有害な病原体を排除することができます。ニューヨークのような大都市ではすでにユーティリティにUVを使用していますが、歴史的に個々の消費者レベルにまで引き下げるのは困難でした。
「UVは何十年も前から行われ、世界中の自治体や産業用の水処理に使用されていますが、危険でかさばる水銀蒸気ランプの使用により、さらなる革新と適用の可能性が低下しています」とリンデンは述べています。「しかし、私たちはこの有望な技術を進歩させるユニークなアーキテクチャを持つ新しいUVソースに興味を持っています。
農村水
近年、リンデンたちは、より小さい(ミリメートル幅)、軽快で耐久性のあるUV発光ダイオードの研究に焦点を当てています。UV LEDは、複数の発光波長ダイオードを使用して並列にリギングできるため、さまざまな合理化されたアプリケーションを可能にします。
もう一つの利点:UV LEDは「インスタントオン」であり、汚染物質のザッピングを開始する前にウォームアップ時間を必要とし、必要なときにデバイスを実行するだけでお金を節約できます。例えば、井戸から引き出された水は、塩素のオフパッティング味なしに迅速な紫外線処理の直後に飲むことができるであろう。
リンデンと彼の学生たちは最近、コロラド州ジェームズタウンで初めての1年間の研究を完了し、UV LED消毒を町の確立された塩素処理と比較しました。その結果、大規模な水プラントのない約500人の町にとって、UV技術は化学物質を添加することなく同様に効果的な消毒能力を提供することがわかった。新しい技術は、電力で月に数ドルしかかからず、太陽光発電を直接オフにすることができます。
「小規模な農村システムは、これに始める自然な場所です」と、リンデンは言いました。「彼らは通常、エンジニアや専用の水処理スタッフを持っていないので、彼らは健康違反の大半を持っています。彼らは常に正しく動作していないシステムに依存している可能性があります。だから、この技術は、エネルギー消費を減らすために、リモートで自律的に操作し、太陽光によって動力を与えることができるので、素晴らしいソリューションだと感じています。
今年初め、リンデンは水科学の進歩における功績で水研究財団のパンカジ・パレク研究イノベーション賞を受賞しました。
続く治療
今後数年間で、次のステップでは、UV LEDをインフラストラクチャに直接統合する必要があります。リンデンは、ダイオードを蛇口に内蔵した蛇口を思い描き、水をオンにすると即座に作動します。彼の研究室グループは、ダイオードをパイプに組み込み、システム全体の消毒ポイントネットワークを構築する方法を検討し始め、病院のようなリスクの高い環境でバイオフィルムの成長を緩和しました。
「私たちは、この技術が持続可能であり、この分野に革命をもたらす準備ができていると本当に感じています」と、リンデンが言いました。「私たちは、より多くの水管理者と直接協力して、これらの改善について考え、新しいことに挑戦し、最終的に研究を実践アプリケーションに橋渡ししたいと考えています。
全国的に、問題に関する勢いが増しています。今年の秋、米国エネルギー省は、エネルギー効率とコスト競争力のある水処理のための初期段階の研究開発に焦点を当てた学際的なパートナーシップである1億ドルのエネルギー水淡水化ハブの創設を発表しました。この取り組みは、CUボルダーが創設アカデミックパートナーである全米水イノベーション同盟が主導します。
ハブの下でCUボルダーの取り組みをリードするリンデンは、権威ある賞は、常に彼の呼びかけであった水の安全保障に対処することに新たな関心を強調していると言います。
「私は社会を次世代の治療アプローチに押し上げる使命を帯びているように感じます」と、彼が言いました。「いくつかの技術革新は、すでに定着し、牽引力を得ています。しかし、リモートセンシング、データ分析、リアルタイム監視など、社会やテクノロジーの進歩が非常に多く、水のセキュリティをまだフルに活用していません」
リンデンはまた、USAIDのような組織による水システムの成功した実施を長期的に維持することに焦点を当てた5年間の1,530万ドルのプロジェクト「持続可能なWASHシステム学習パートナーシップ」に関するCUボルダーのグローバルエンジニアリングセンターの主任研究者でもあります。
「多くの資源の少ない国では、ハンドポンプや水システムが入れ、治療が設定され、しばらくの間機能しますが、最終的には壊れ、進歩は失われます」と、リンデンは言いました。「では、なぜそれが、それについて何ができるのでしょうか?そこで、長期的な持続可能な水サービスをサポートするために利用できるシステムについてより総合的に考える必要があり、モーテンソンセンターで取り組んでいるような改善された統合された革新的な技術がソリューションの一つの側面です。
最終目標?世界中の日常生活に水ソリューションをシームレスに取り入れています。
「あなたは蛇口をオンにし、水が出て、それはすでに処理されており、あなたもそれについて考える必要はありません」と、彼が言いました。「それが聖杯です。
