Øjeblikkelig vandrensningsmetode millioner af gange bedre end kommerciel tilgang

Et vanddesinfektionsmiddel, der er skabt på stedet ved hjælp af kun brint og luften omkring os, er millioner af gange mere effektivt til at dræbe vira og bakterier end traditionelle kommercielle metoder, ifølge forskere fra Cardiff University.

Rapporterer deres resultater i dag i journalen Naturkatalyse , teamet siger, at resultaterne kan revolutionere vanddesinfektionsteknologier og tilbyde en hidtil uset mulighed for at levere rent vand til lokalsamfund, der har mest brug for det.

Deres nye metode fungerer ved at bruge en katalysator fremstillet af guld og palladium, der optager hydrogen og ilt til dannelse af hydrogenperoxid - et almindeligt anvendt desinfektionsmiddel, der i øjeblikket produceres i industriel skala.

Over fire millioner tons brintoverilte fremstilles hvert år på fabrikker, hvor den derefter transporteres til de steder, den bruges og opbevares. Det betyder, at stabiliserende kemikalier ofte tilføjes løsningerne under produktionsprocessen for at stoppe nedbrydningen, men disse reducerer dets effektivitet som desinfektionsmiddel.

En anden almindelig tilgang til desinfektion af vand er tilsætning af chlor; imidlertid, det har vist sig, at chlor kan reagere med naturligt forekommende forbindelser i vand for at danne forbindelser, der, i høje doser, kan være giftigt for mennesker.

Evnen til at kunne producere hydrogenperoxid ved anvendelsesstedet ville overvinde både effektivitets- og sikkerhedsproblemer, der i øjeblikket er forbundet med kommercielle metoder.

I deres undersøgelse, teamet testede desinfektionseffektiviteten af ​​kommercielt tilgængeligt hydrogenperoxid og chlor sammenlignet med deres nye katalytiske metode.

Hver blev testet for sin evne til at dræbe Escherichia coli under identiske forhold, efterfulgt af efterfølgende analyse for at bestemme de processer, hvormed bakterierne blev dræbt ved hjælp af hver metode.

Teamet viste, at når katalysatoren bragte hydrogen og ilt sammen for at danne hydrogenperoxid, det producerede samtidig en række stærkt reaktive forbindelser, kendt som reaktive iltarter (ROS), som teamet demonstrerede var ansvarlige for den antibakterielle og antivirale effekt, og ikke selve hydrogenperoxidet.

Den katalysatorbaserede metode viste sig at være 10, 000, 000 gange mere potent til at dræbe bakterierne end en tilsvarende mængde af det industrielle hydrogenperoxid, og over 100, 000, 000 gange mere effektiv end chlorering, under tilsvarende betingelser.

Ud over dette, den katalysatorbaserede metode viste sig at være mere effektiv til at dræbe bakterier og vira på kortere tid sammenlignet med de to andre forbindelser.

Det anslås, at omkring 785 millioner mennesker mangler adgang til vand, og 2,7 milliarder oplever vandmangel mindst en måned om året.

Ud over dette, utilstrækkelig sanitet - et problem for omkring 2,4 milliarder mennesker rundt om i verden - kan føre til dødelige diarrésygdomme, herunder kolera og tyfus, og andre vandbårne sygdomme.

Medforfatter af undersøgelsen Professor Graham Hutchings, Regius professor i kemi ved Cardiff Catalysis Institute, sagde:"De markant forbedrede bakteriedræbende og virucide aktiviteter opnået ved reaktion af hydrogen og ilt ved hjælp af vores katalysator, frem for at bruge kommercielt hydrogenperoxid eller chlorering viser potentialet for revolutionerende vanddesinfektionsteknologier rundt om i verden.

"Vi har nu bevist et-trins proces, hvor, udover katalysatoren, tilførsel af forurenet vand og elektricitet er de eneste krav for at opnå desinfektion.

"Vigtigt, denne proces giver mulighed for hurtigt at desinficere vand over tidsperioder, hvor konventionelle metoder er ineffektive, samtidig med at det forhindrer dannelse af farlige forbindelser og biofilm, som kan hjælpe bakterier og vira med at trives. "