😥 Проблема: чтобы вода была безопасной для питья и использования, её обеззараживают. Чаще всего для этого применяют хлор — он дешёвый и его легко использовать в централизованных системах водоснабжения. Но это вредит экологии.
Можно было бы обеззараживать воду при помощи электричества, убивая бактерии разрядами, как делают при электропастеризации пищевых продуктов. Но поскольку у воды низкая проводимость, такой способ получается слишком дорогим. Когда вода и бактерии в ней подвергаются воздействию электричества, клеточная оболочка бактерий действует как конденсатор, то есть быстро заряжается и так же быстро разряжается. Из-за низкой проводимости воды наносекундные импульсы не заряжают оболочку так быстро, чтобы бактерии погибли. Чтобы убить бактерии таким способом, требуется слишком много зарядов, а для этого нужно много энергии.
😎 Решение: использовать усиленное электрическое поле и доставлять электричество непосредственно к бактериям, расходуя не так много энергии.
🤔 Как работает: электроды с золотыми наноклиньями на краях быстро инактивируют бактерии с помощью наносекундных электрических импульсов. Оболочка бактерии заряжается, и клетка погибает.
Для проверки технологии изготовили чип и добавили в него бактерии стафилококка, которые часто встречаются в системах водоснабжения. Электричество напряжением 40 киловольт на сантиметр успешно убивает до 95% бактерий в течение 200 наносекунд. При этом напряжение в 8 раз меньше, чем используется при электропастеризации, а продолжительность обработки меньше в миллион раз.
🤨 И что? Можно будет почти мгновенно обеззараживать воду при небольших затратах. При этом такой способ безопаснее, чем хлорирование и озонирование, при которых образуются вредные продукты дезинфекции, а бактерии вырабатывают устойчивость к противомикробным препаратам.
🧑💻 Кто: исследователи Технологического института Джорджии, США.
Источники: techxplore.com и nature.com
