Der Zugang zu sauberem, sicherem Wasser ist von größter Bedeutung für die menschliche Gesundheit und die Gesellschaft insgesamt. Trinkwasserknappheit ist eine der problematischsten Krisen, mit denen die Welt heute konfrontiert ist; Obwohl Wasser eine der am häufigsten vorkommenden Ressourcen weltweit ist, weniger als 1% gilt als sauberes Wasser, das für den menschlichen Gebrauch zur Verfügung steht. Klimawandel, Bevölkerungswachstum, alternde Infrastruktur und Urbanisierung sind zunehmend wichtige Variabilitäten in der Wasserversorgung. Wassernutzer müssen sich auf neue sichere Wasserquellen verlassen, und Cleantech-Innovatoren werden gesucht, um bisher unerprobte Aufbereitungstechnologien einzusetzen.
Aufgrund des hohen Expositionsrisikos gegenüber verschiedenen Kontaminanten im Trinkwasser breitet sich die Trinkwasseraufbereitung am Point-of-Use (POU) schnell aus. Einer der Hauptwachstumsträger für den Markt für POU-Behandlungssysteme ist die wachsende Bevölkerung, die bis 2030 voraussichtlich auf 8,6 Milliarden ansteigen wird. Dieses exponentielle Wachstum wird sicherlich eine größere Nachfrage nach POU auslösen, da sauberes Wasser knapper wird.
POU-Behandlungstechnologien umfassen jetzt verschiedene Kombinationen von gewickelten Sedimentfiltern, Aktivkohle, modifizierter Kohle, Ionenaustausch- und Redoxmedienfiltern, Umkehrosmosemembranen, UV-Lampen, Lösungen auf Nanotechnologiebasis, UV- und UF-Behandlungskombinationen sowie organische und biologisch abbaubare Filter Lösungen.
Viele dieser Technologien haben sich bewährt, sind hoch standardisiert und kosteneffektiv. Fortgeschrittene Oxidationsprozesse, bei denen es sich um chemische Oxidationsprozesse handelt, die starke Übergangsspezies wie Hydroxylradikale und Sulfatradikale verwenden, sind ebenfalls von Interesse, da sie aus Wasser unter Verwendung von Sonnenenergie, elektrischer Energie, Schallenergie und anderen Quellen erzeugt werden können.
Gewährleistung von mikrobiell sicherem Wasser
Anfang des 21. Jahrhunderts die Weltgesundheitsorganisation angegeben„Wasser, das in das Verteilersystem gelangt, muss mikrobiologisch unbedenklich und idealerweise auch biologisch stabil sein.“ Biologische Stabilität von Trinkwasser bezieht sich auf das Konzept, den Verbrauchern am Wasserhahn Trinkwasser mit der gleichen mikrobiellen Qualität zur Verfügung zu stellen, wie es in einer Wasseraufbereitungsanlage produziert wird. Bei der Verteilung in Wasserleitungen und Hausinstallationen kann es jedoch zu unkontrolliertem Bakterienwachstum kommen, das zu Problemen führen kann:
- Hygienisch: Entwicklung opportunistischer Krankheitserreger
- Ästhetik: Verschlechterung von Geschmack, Geruch, Farbe
- Betrieblich: Verschmutzung oder Biokorrosion von Rohren
Wie lenken Experten für sicheres Wasser die mikrobielle Wassergemeinschaft in einen Zustand, der gegen das Eindringen und/oder Wachstum unerwünschter Mikroorganismen resistent ist und kein übermäßiges Nachwachsen während der Verteilung zeigt? Um biostabil zu werden, sollte Trinkwasser im Vergleich zur Menge an verfügbaren wachstumsbegrenzenden Faktoren eine relativ hohe Menge an Bakterien enthalten. Sowohl die Quellwasserqualität als auch die Wasseraufbereitung sind entscheidend für die Herstellung von biostabilem Trinkwasser. Für die Gewinnung von biostabilem Wasser sollten zwei Hauptbedingungen erfüllt sein.
- Die Gesamtverfügbarkeit von Nährstoffen und Energie sollte unter der Schwellenkonzentration liegen, die K-Strategen auswählen sollten, und kein erneutes Wachstum induzieren, das zu einer Verschlechterung der Wasserqualität führen und in extremen Fällen Gesundheitsrisiken darstellen kann – das erneute Wachstum von Krankheitserregern.
- Die Gesamtkeimbelastung sollte nahe der Tragfähigkeit liegen.
Ein interessanter Ansatz, um Nährstoffe und Mikroorganismen am Ende des Behandlungsstrangs auf ein sehr niedriges Niveau zu entfernen, ist die Umkehrosmose (RO). RO ist eine aufstrebende Technologie, die Bakterien und Nährstoffe physisch zurückhält, indem sie die Wassermoleküle unter hohem Druck über eine Membran drückt.
Die Biofiltration – Aktivkohlefiltration – wird häufig nach einer physikalisch-chemischen Behandlung angewendet, um ein erneutes Wachstum im Verteilungsnetz zu vermeiden und Schadstoffspuren zu entfernen. Dieser Aufbereitungsschritt ist entscheidend für die Gewinnung von biostabilem Trinkwasser, da Nährstoffe durch eine Kombination aus Adsorption und kontrolliertem Mikrobenwachstum auf dem Filter entfernt werden.
Nutzung des Venturi-Effekts für sicheres Wasser
Da es im Verteilungssystem zu einer Verschlechterung der Wasserqualität kommen kann, könnte eine Lösung die weit verbreitete Implementierung einer Point-of-Entry (POE)-Wasseraufbereitung sein, bei der ein System am Wasserhaupteinlass eines Haushalts oder Gebäudes vor den Wasserhähnen, Wasserhähnen, oder andere dedizierte Auslässe zur Abgabe von Wasser zum Trinken, Kochen und Baden. Typische POU-Systeme enthalten Wasseraufbereitungstechnologien wie Medienfiltration, RO-Membranen, UV-Desinfektion und Remineralisierung.
Das erkannte ein Postdoktorand, der in Dhaka arbeitet automatische Desinfektion am Wasserhahn wäre von Vorteil, um Trinkwasser sicher zu machen. Zu dieser Zeit benötigten die meisten Technologien zur Wasseraufbereitung eine zuverlässige Stromquelle und eine konstante Wasserversorgung, und dies sind Zugangspunkte, die den meisten Gemeinden mit niedrigem Einkommen fehlen.
Warum ist eine Aufbereitungsanlage, die Trinkwasser über ein Leitungssystem verteilt, in vielen solchen Gemeinden nicht effektiv?
- Ihre Systeme liefern Wasser intermittierend durch drucklose und undichte Rohre.
- Durch diese Lecks können Schadstoffe eindringen.
- Andere Technologien zur Wasserreinigung sind typischerweise für den Hausgebrauch konzipiert.
Amy Dickering und ihr Team stellten fest, dass die automatische Desinfektion Wasser in Gemeinden sterilisieren könnte, in denen viele Krankheiten zirkulieren und in denen es keinen Zugang zu sauberem Wasser oder sanitären Einrichtungen gibt.
Geben Sie das Venturi ein, das flüssiges Chlor automatisch an der Stelle abgibt, an der Benutzer Wasser sammeln, was normalerweise ein Wasserhahn ist, der an ein Rohrleitungssystem oder einen Lagertank angeschlossen ist. Es benötigt weder Strom noch bewegliche Teile. Das Forschungsteam hat den Venturi in Labors und an Feldstandorten in Bangladesch und Kenia getestet, darunter an kommunalen Wasserhähnen, Krankenhäusern und Gesundheitskliniken. Bisher haben sie Unternehmen, die Wasser an Kunden in und um Kisumu, Kenia, verkaufen, an dem Gerät interessiert.
Da sie die gesundheitlichen Vorteile dieser Technologie auch in spezifischen Umgebungen testen möchten, haben sie sich mit CARE, einer internationalen humanitären Hilfsorganisation, zusammengetan, um herauszufinden, ob der Venturi in Krankenhäusern und Kliniken im Westen Kenias zuverlässig arbeiten kann. Die Tests werden die Auswirkungen im wirklichen Leben bestimmen.
Techies da draußen werden die Ableitung von „Venturi“ erkennen. Das Venturi-Effekt ist das Phänomen, das auftritt, wenn eine Flüssigkeit, die durch ein Rohr fließt, durch einen engen Abschnitt gedrückt wird, was zu einem Druckabfall und einem Geschwindigkeitsanstieg führt. Der Effekt wird mathematisch durch die Bernoulli-Gleichung beschrieben und kann sowohl in der Natur als auch in der Industrie beobachtet werden. Viele Industrieanwendungen verlassen sich auf diesen Effekt, da sie in der Lage sein müssen, die Reaktion einer Flüssigkeit vorherzusagen, wenn sie durch verengte Rohrleitungen fließt.
Abschließende Gedanken
Die größte Herausforderung für Cleantech-Unternehmen, die sich auf die Verbesserung des Trinkwassers konzentrieren, ist laut a. die unterschiedliche Qualität des in einem großen geografischen Gebiet verfügbaren Wassers Marktbericht 2022. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Wasser unterscheiden sich von Ort zu Ort, wie zum Beispiel Schwermetallbelastungen oder hartes und weiches Wasser. Das bedeutet, dass die Hauptakteure entweder universelle Wasseraufbereitungslösungen oder spezielle Aufbereitungslösungen für bestimmte geografische Gebiete entwickeln müssen.
Eine weitere große Herausforderung für den Markt für POU-Wasseraufbereitungssysteme ist die weite Verbreitung von Unternehmen für gereinigte Wasserflaschen, die auch dazu dienen, das Problem von nicht nachhaltigem und giftigem Trinkwasser zu lösen. Orte wie Flint, Michigan, haben ein verschärftes Problem der Bleiverunreinigung im Trinkwasser. Daher scheint abgefülltes Wasser im Vergleich zu POU-Wasseraufbereitungssystemen aus Sicht der betroffenen Bürger die sicherere Option zu sein.
Es hilft, dass MIT-Forscher a entwickelt haben tragbare Entsalzungsanlage, das weniger als 10 Kilogramm wiegt und Partikel und Salze entfernen kann, um Trinkwasser zu erzeugen. Andere Innovatoren sind ebenfalls am Werk und stützen sich auf akzeptierte Praktiken in Kombination mit innovativen Technologien, um die Trinkwasserkrise zu lösen, die sich auf dem Planeten abzeichnet. Wenn Sie einen glaubwürdigen Clean-Tech-Innovator kennen, dessen Schwerpunkt auf sauberem Wasser am Wasserhahn liegt, teilen Sie den Gruß im Kommentarbereich unten.
Schätzen Sie die Originalität und Berichterstattung über CleanTechnica von CleanTechnica? Erwägen Sie, Mitglied, Unterstützer, Techniker oder Botschafter von CleanTechnica zu werden – oder Gönner auf Patreon.
Sie möchten keine Cleantech-Story verpassen? Melden Sie sich an für tägliche Nachrichten-Updates von CleanTechnica auf E-Mail. Oder Folgen Sie uns auf Google News!
Sie haben einen Tipp für CleanTechnica, möchten werben oder einen Gast für unseren CleanTech Talk Podcast vorschlagen? Kontaktieren Sie uns hier.