Avoir de l’eau potable est critical pour la santé publique, mais les méthodes traditionnelles de désinfection causent leurs propres problèmes environnementaux. Le chlore est bon marché et facile à utiliser dans les systèmes d’eau centralisés, mais au détriment des sous-produits chimiques nocifs.
Les chercheurs du Georgia Institute of Technologies ont trouvé un moyen d’utiliser de petits chocs électriques pour désinfecter l’eau, réduisant ainsi la consommation d’énergie, les coûts et l’impact environnemental. La technologie pourrait être intégrée au réseau électrique ou même alimentée par des batteries.
« Il s’agit d’une technologie de désinfection assez nouvelle, et nous voulons d’abord en faire la démonstration à petite échelle, puis améliorer ses apps réelles pour la purification de l’eau au level d’utilisation ou hors réseau », a déclaré Xing Xie, du Carlton S. Wilder Professeur adjoint à l’École de génie civil et environnemental.
Xie et son chercheur postdoctoral Ting Wang ont publié l’article intitulé “Nanosecond Bacteria Inactivation Recognized by Locally Enhanced Electric powered Industry Treatment method” dans Mother nature Water en janvier.
Localiser l’électricité
Bien que le traitement par champ électrique conventionnel (CEFT) soit appliqué pour la pasteurisation des aliments, il n’a pas été largement utilisé pour la désinfection de l’eau potable en raison de son coût relativement élevé. Lorsque l’eau et les bactéries sont exposées à l’électricité, la membrane cellulaire des bactéries agit comme un condensateur dans un circuit. En règle générale, dans le CEFT, la faible conductivité de l’eau signifie que les impulsions nanosecondes ne chargeront pas la membrane assez rapidement pour tuer les bactéries.
Les chercheurs ont créé un champ électrique amélioré localement (LEEFT) qui achemine l’électricité directement vers les bactéries. Les électrodes ont des nanopointes en or qui accumulent des prices concentrées instantanément lorsqu’elles sont connectées à l’électricité, permettant aux costs de se déplacer vers la membrane et de tuer les bactéries beaucoup moreover rapidement.
“Cette inactivation ultra-rapide des bactéries utilisant uniquement les impulsions nanosecondes est une shock auto, théoriquement, les impulsions nanosecondes sont tout simplement trop courtes pour tuer les bactéries dans le traitement par champ électrique conventionnel, auto la membrane prend du temps à se charger”, a déclaré Wang. “Mais avec les nanocoins et les nanostructures de LEEFT, les cellules bactériennes peuvent être chargées directement par le nanométal, désinfectant rapidement l’eau.”
Innovation électrique
Pour tester la technologie, ils ont fabriqué des nanocoins en or sur le bord de l’électrode d’une puce. Ensuite, ils ont ajouté la bactérie modèle Staphylococcus à la puce, une bactérie couramment utilisée dans les laboratoires et souvent présente dans les systèmes d’eau. Ensuite, ils ont appliqué des impulsions électriques et observé comment les bactéries réagissaient en temps réel sous un microscope.
Lorsque l’électricité a été appliquée à 40 kilovolts par centimètre pendant 200 nanosecondes, 95% des nanocoins ont réussi à tuer les bactéries. Comparé à l’EFT conventionnel, LEEFT réduit de huit fois l’intensité du champ éclectique appliqué et raccourcit le temps de traitement d’un million de fois.
“Nous avons découvert que même des impulsions nanosecondes pouvaient tuer les bactéries dans le GAUCHE et pas dans d’autres circonstances”, a déclaré Wang. Cette décontamination quasi instantanée réduit la quantité d’électricité nécessaire pour désinfecter l’eau, ce qui en fait une selection d’assainissement abordable et indique un avenir dans lequel la manufacturing d’eau propre pourrait avoir moins d’impact sur l’environnement.