大学はすべての人のためにきれいな水を求めて戦っています

大学はすべての人のためにきれいな水を求めて戦っています

想像力を使ってみましょう。 

ケニアの砂漠に歩いて3時間ですが、どういうわけか、あなたの環境は変わっていません。 同じ果てしなく不毛の土地、同じ刺すような熱さ、同じ女の子がボロボロの水バケツがお互いにぶつかってガタガタ音を立ててあなたの前を行進している。 

突然、あなたの前のすべての女の子が走り始め、それぞれが彼女の水バケツを引きずります。 少女たちのランニングで拾ったほこりがゆっくりと見えなくなると、滝waterが見えます。 あなたはかがみ、蓋で砂の水底を掘り、汚染された水でバケツを満たします。 重いバケツでグリップを締め、さらに3時間のトレッキングに備えて、往復全体をやり直す必要があることを思い出してください。 夕食を作って皿を洗います 

あなたが現実の生活に目覚めるために必死に感じているなら、これは現実の生活であるのでそれはあまりにも悪いです。 による 世界保健機関、世界中の少なくとも2億人が飲用にも汚染された水源を使用するしかありません。 

さて、希望を感じないうちに、きれいな水をめぐる戦いをリードしている世界中のあなたのような組織、大学、学生がいることを知っておくべきです。 歩調を合わせて 目標6 国連の持続可能な開発目標 (SDGs)、彼らは皆、この地球上のすべての人にとってきれいな水を実現するために一生懸命働いています。 

この記事では、水危機を緩和するための彼らの努力のいくつかを強調します。 

水量XPRIZE

イノベーションは誰からでも生まれますが、誰もがイノベーションを実現するためのリソースを必要とします。 の XPRIZE財団 それを知っています。 大規模なインセンティブ競争を使用して、XPRIZEは単に問題にお金を投じるだけでなく、それを解決する革新的なアイデアで誰にでも挑戦します。  

XPRIZEは、国連のSDGsと歩調を合わせて、イノベーターに刺激を与え、誰もがエネルギー、きれいな水、避難所、教育、ヘルスケアを利用できる豊かな世界の創造を支援したいと考えています。 

きれいな水の前で、組織は 水量XPRIZEは、10月の2016で、空気中の水蒸気からきれいな水を生成するエネルギー効率の高い技術で水不足を解決することを目的とした数百万ドルのコンテストです。  

XPRIZEのプライズリードであるゼニアタタは声明の中で次のように述べています。

最大のインパクトを得るために、水量XPRIZE 求め 100パーセントの再生可能エネルギーを使用して、「いつでもどこでも人々が必要とする分散型で手頃な価格の水へのアクセスを作成する」。

10月の1.75で授与された2018ミリオンの大賞を獲得するには、 Skysource / Skywater Alliance 1リットルあたり2セント以下のコストで、あらゆる気候の大気から1日あたり最低2,000リットルの水を生成する、簡単に展開できるエネルギー効率の高い水生成器を開発しました。 

MIT&UC Berkeley —乾燥した空気から水を引く

一緒に、MITとカリフォルニア大学バークレー校の研究者チーム デバイスを発明した 乾燥した空気から水を引き出します。

デバイスに電力を供給するために必要なのは太陽光だけです。これは、安全な水が手に入らない貧しい遠隔地で特に役立ちます。

In フィールドテスト、MITの研究者は、プロトタイプのデバイスが実際に砂漠の空気から水を引き出すことができることを証明しました。

「科学者やエンジニアとしてこのような技術に取り組み、本格的なデバイスの実現に近づき、地域の水不足に対処できるようにする開発を行うことは、私たちにとって本当にやりがいのあることです」と共著者であるキム・ヒョンホMITの大学院生、およびマサチューセッツ工科大学のポスドク。

ミネソタ大学—「スーパースポンジ」

によって開発された アブデナー・アバス と彼 ラボ チーム、スーパースポンジ」ナノテクノロジーを使用して、水銀を除去します。水銀は、神経毒を引き起こす可能性があります 深刻な健康問題、タップと湖から5秒未満で、産業廃棄物からわずか5分で。 

例として、水銀で汚染されている場合、ミネソタ州のコモ湖をきれいにするのにバスケットボールサイズのスポンジだけが必要です。

画像:Ku Xu、大学院生、CFANS

「このような効率的で費用対効果の高い技術の開発は、環境汚染と業界の修復コストの両方を削減するための最良の方法です」とアッバス氏は述べています。 「これは環境規制に関する意見の相違を緩和するための最良の方法です。だからこそ、科学と工学のためにより多くの資金が必要なのです。」

テキサス大学オースティン校—水分収穫機

によって導かれて Guihua Yu、 UTオースティンの工学部の准教授、研究者チーム 太陽光発電技術を開発した 空気から水分を吸収し、きれいな水として戻します。 

この新しい技術は、大気中に含まれる推定50,000立方キロメートルの水を利用して、最も脆弱な地域に清潔で飲用に適した水をもたらす可能性があります。  

画像:テキサス大学オースティン校Yu Research Group

Yu氏によると、チームは、水分の捕捉と放出、水分の蒸発と凝縮の背後にある科学をさらに調査して、技術のパフォーマンスを向上させ、ヒドロゲルに基づいたより費用効果の高い設計を見つけることを計画しています。 

そして彼は、すべての人々のためにきれいな水を求めて戦っている大学グループの一員であることを誇りに思っています。 

「SDGsに関する大学からの注意、特に浄水関連のトピックは、そのようなトピックが人間文明の持続可能な開発にとって重要であることを示す明確な兆候です」とYu氏は述べました。 

UTダラス&ペンシルベニア州立大学—集水技術

カブトムシや植物に触発され、テキサス大学ダラス校とペン州立大学の研究者チームは 表面を開発した 霧や空気の蒸気から水分子を迅速に収集し、それらを潤滑された微小溝に沿ってリザーバに向けることができる。

砂漠のカブトムシから霧やピッチャー植物やイネから水滴を吸収する方法を学び、水滴を貯水池に素早く導く方法を学び、チームは表面を構築し、そこに方向性のあるナノサイズの構造をエッチングしました。 次に、表面を親水性液体潤滑剤でコーティングしました。 

指向性の溝と親水性の滑りやすい表面との組み合わせは、同等の表面よりも水滴を捕捉し、指向する際により効果的であることが判明した。

研究者はすでに「親水性の方向性滑りやすい表面」またはSRSに関する特許を申請しています。 

「SRSをより大規模に製造する予定です」と述べました。 サイモン・ダイ、ダラス大学のエリック・ジョンソン工学とコンピューター科学の機械工学の助教授。 「当社グループの将来の研究には、低湿度での水収穫のための耐久性のある材料の開発が含まれています。」

メリーランド大学—ソーラーエバポレーター 

メリーランド大学のチームが成功しました 安価な太陽電池式蒸発器を開発した それは水を淡水化します。 

「現在、太陽エネルギーによる海水淡水化は、特に電気やインフラが不足している遠隔地において、太陽エネルギーと海水が豊富で、二酸化炭素排出量が無視できるため、きれいな水の供給を増やす最も有望な技術の1つになっています」二人の研究者、 梁Li、UMDの材料科学の准教授、および チャオジ・チェン、UMDのポスドクアソシエイト。 

蒸発器は木でできており、塩水に浮かび、上部で太陽熱を吸収し、下部から塩水を引き上げ、上面で蒸気に変換し、塩を残して飲用水を生成します。 

セルフクリーニング装置のきれいな水
木材で作られた自動洗浄装置は、小規模の脱塩をより実用的にすることを目的としています。 写真:ジョン・T・コンソリ

モナッシュ大学—太陽光発電による淡水化システム

オーストラリアのモナッシュ大学では、 チャン・シワン、化学工学の教授は、開発しました 海水を淡水化する太陽光発電技術 数千のオフグリッドコミュニティに清潔で飲用に適した水を提供します。 

直径1ミリメートルの綿糸を通して、生理食塩水が蒸発ディスクに送られます。蒸発ディスクは超親水性のろ紙でできています。 ろ紙は純水を閉じ込め、残った塩をディスクの端に押し出します。 

「この研究が、何百万人もの人々に清潔で安全な水を提供し、廃棄物の環境への影響を明らかにし、廃棄物から資源を回収するエネルギー受動的な方法のさらなる研究の出発点になることを願っています」とZhangは声明で述べました。 

Politecnico di Torino —海水淡水化フローティングデバイス

イタリアのポリテニコ・トリノでは、研究者チームが低コストの多孔質材料を使用して海水を収集し、収集した海水を太陽エネルギーで加熱し、蒸発した水から塩を分離する浮遊装置のプロトタイプの開発に成功しました飲用。 

ソーラー蒸留器
リグリア海(イタリア、ヴァラッツェ)で実施されたテスト中のソーラー蒸留器。 クレジット:©Politecnico di Torino

ポンプなどの高価で扱いにくい機械部品または電気部品を必要とする従来の方法とは異なり、その技術は多孔質材料を通して海水を吸収するだけです。 

ステートメント研究者たちは、1日あたり1平方メートルの太陽にさらされると、最大20リットルの飲料水を生成することに成功したと言いました。 

カーネギーメロン大学—水ろ過システム

水不足の地域に役立つもう1つの方法は、汚れた水をろ過する手段として植物材料を使用することです。

カーネギーメロン大学の研究者は 方法を開発した インド原産の商業的に価値のあるモリンガオレフェラ植物の種子タンパク質を、砂ろ過技術と組み合わせて、シンプルで効果的なろ過メカニズムを生み出します。

種子タンパク質から、研究者は正に帯電した「f-sand」を生成しました。これは負に帯電した汚染物質を引き付け、汚染された水を飲料水に簡単に変えます。  

「砂はほとんどマイナスに帯電しています。 Moringa oleiferaの種子からのタンパク質は正に帯電しており、水から除去して飲用にすべきほとんどの懸濁汚染物質(懸濁粘土またはその他の鉱物粒子、細菌、環境に自然に存在する分解有機材料)は負に帯電しています。 」と言いました ボブティルトンCMUの化学工学および生物医工学のシェブロン教授。

Tiltonによると、f-sandはローカルユーザーが簡単に適合させることができます。これは、この手法が必要とするツールが少なく、かなり簡単な作業だからです。

「システムは非常にローカライズされたレベルで、おそらく個人の家庭レベルでさえも動作するように設定することができます」と彼は言った。

ライス大学—水処理システム

によって導かれて Qilin Li、土木および環境工学、材料科学およびナノ工学の教授であるライス大学の研究者は、 治療システム 飲料水から有害な毒素を、工場、下水システム、および油井やガス井からの排水を選択的に引き出すことができます。

このシステムは、迷路のようなシステムを通過する流体からターゲットイオンを選択的に引き出します。 その後、毛穴が毒素で満たされると、電極を洗浄、修復、再利用できます。

イラスト:Kuichang Zuo /ライス大学

この治療システムは、従来のシステムに代わる低コストでエネルギーの節約になるものと期待されています。

北京と揚州大学の中国科学院—浄水技術

北京の中国科学院と江蘇の揚州大学から、研究者チームが開発しました エネルギー効率の高い浄水技術 光を吸収し、活性酸素を生成し、バクテリアを殺すのに役立つ安価な材料であるグラファイト窒化炭素のナノシートを使用します。 

従来の浄水方法とは異なり、その技術は、環境的に安全で効率的な水処理を提供する独自の触媒設計を使用しています。 プロトタイプは、細菌が豊富な水を浄化するのに30分しか必要とせず、大腸菌などの99.9999パーセントを超える細菌を殺しただけでなく、二次汚染や重金属イオン残留物を残しませんでした。 

この写真は、サンプルが置かれたコンセントレーターを示しています。 クレジット:Dan Wang

コーネル大学—効率的な水処理施設

革新的な方法の研究に加えて、大学は、最も仕事をする必要のある人々、つまり水不足の地域の地元の人々とテクノロジーを共有しています。 

コーネル大学では、インドの貧困、栄養失調、農村開発の解決に焦点を当てた研究イニシアチブであるタタ・コーネル農業栄養研究所(TCI)が主導する多くのプロジェクトの1つとして、 アグアクララ 農村地域に太陽光発電による電気を使用しない水処理施設を建設します。 

コーネル大学によって開発された、 テクノロジー 水から浮遊物質と糞便汚染を除去し、太陽エネルギーを使用して低地の井戸を村の高架タンクにポンプで送り、電気なしで、または化石燃料に依存して、きれいな水を村の家に届けます。 

コミュニティの所有権とガバナンスを促進するために、AguaClaraは通常、地元の組織と提携して水処理施設を建設、運営、維持しています。 

たとえば、インドのジャールカンド州の村では、AguaClaraの施設が地元の非政府組織(NGO)であるPRADANと提携し、手頃な料金のシステムを通じて施設を運営し、最終的に維持するよう地元の人々を訓練しています。 

アルスター大学—きれいな水への学際的なアプローチ

北アイルランドでは、アルスター大学は £6ミリオンの研究プロジェクトを主導 開発途上地域で安全な飲料水を提供できる低コストの技術を開発する。 他の国の複数の大学と協力して、 安全な水プロジェクト エンジニアリング、ビジネス、法律、心理学など、複数の分野の専門家を招き入れます。 

チームは当初、コロンビアとメキシコの農村コミュニティと協力して、プロジェクトの最初から地元の人々を巻き込み、技術が地元のニーズを満たすようにしました。 

きれいな水などのために一緒に戦う 

ほとんどの場合、物事を当然のことと考えるのは簡単です。 しかし、クラスに行く途中で噴水まで歩いて、汚染されることを心配せずに水飲み場を飲むことができるからといって、それが世界中の誰にとっても簡単であるという意味ではありません。 幸いなことに、組織や大学はこの問題に目をつぶっていません。 代わりに、彼らはすべての家庭にきれいな水をもたらすために最善を尽くしています—革新、発想、行動。 

「大学、特に18-22 +歳は私たちの地球の未来です」とチェンは言います。 「SDGsときれいな水についてさらに学習し、世話をすることで、18-22 +の1年生は、卒業して社会に参入するときに、これらの課題にさらに効率的に取り組むことができます。」

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