Wenn Sie aus dem Wasser während eines Camping am See Reise zu trinken ausgeführt haben, gibt es eine einfache Lösung : Brechen Sie eine Filiale vom nächsten Kiefer , abziehen der Rinde, und gießen Sie langsam Wasser des Sees durch den Stick. Das improvisierte Filter sollte Falle irgendwelche Bakterien, Herstellung frischer , sauberes Wasser .
In der Tat hat ein MIT-Team entdeckt, dass diese Low-Tech- Filtersystem können bis zu vier Liter Trinkwasser pro Tag produzieren - genug, um den Durst einer typischen Person zu stillen.
In einem Papier in dieser Woche in der Zeitschrift PLoS ONE, zeigen die Forscher, dass ein kleines Stück Splint herausfiltern können mehr als 99 Prozent der Bakterien E. coli aus dem Wasser. Sie sagen, die Größe der Poren in Splintholz - die Xylemgewebe entwickelt, um Saft transportieren die Länge eines Baumes enthält - ermöglicht auch das Wasser durch und blockiert die meisten Arten von Bakterien.
Mitautor Rohit Karnik , Associate Professor für Maschinenbau am MIT, sagt Splintholz ist eine vielversprechende , kostengünstige und effiziente Material für die Wasserfiltration , insbesondere für den ländlichen Gemeinden, in denen erweiterte Filtersysteme nicht leicht zugänglich sind .
"Die heutige Filtrationsmembranen haben nanoskalige Poren , die nicht etwas, das Sie in einer Garage sehr leicht herstellen kann ", sagt Karnik . "Die Idee dabei ist, dass wir nicht brauchen , um eine Membran herzustellen , denn es ist leicht zugänglich . Sie können nur nehmen Sie ein Stück Holz und einen Filter aus ihm heraus. "
Co-Autoren des Papiers sind Michael Boutilier und Jongho Lee vom MIT , Valerie Chambers von Fletcher - Maynard Akademie in Cambridge, Mass . , Und Varsha Venkatesh von Jericho -Gymnasium in Jericho , NY
Durch Antippen der Fluss der Saft
Es gibt eine Reihe von Wasserreinigungstechnologienauf dem Markt heute , obwohl viele mit Nachteilen kommen : Systeme , die auf Chlorbehandlung Arbeit gut verlassen in großen Maßstäben , sind aber teuer . Kochendes Wasser , um Verunreinigungen zu entfernen, erfordert ein hohes Maß an Kraftstoff, die das Wasser zu erhitzen . Membranbasierte Filter , während in der Lage, Mikroben zu entfernen, sind teuer, erfordern eine Pumpe und kann sich leicht verstopft .
Splintholz kann eine kostengünstige , kleine Alternative anzubieten. Das Holz wird von Xylem , porösen Gewebe, Saft führt vom Ansatz bis in die Krone eines Baumes durch ein System von Gefäßen und Poren besteht. Jedes Gefäßwand ist mit winzigen Poren genannt Grube Membranen , durch die Saft im Wesentlichen hopscotch , von einem Behälter in einen anderen fließen , wie es speist Strukturen entlang Länge eines Baumes pockennarbig . Die Poren begrenzen auch Kavitation, einen Prozess, durch den Luftblasen in Xylem wachsen und sich ausbreiten , was schließlich zu töten einen Baum. Winzigen Poren des Xylem kann Falle Blasen und verhindert ihre Ausbreitung in den Wald.
" Pflanzen haben musste , wie man herausfiltern Blasen erlauben aber Leichtigkeit des Saftes herausfinden , " Karnik beobachtet . "Es ist das gleiche Problem mit der Wasserfiltration , wo wir herausfiltern Mikroben , aber eine hohe Strömungsgeschwindigkeit aufrechterhalten wollen . So ist es ein schöner Zufall , dass die Probleme ähnlich sind. "
rot sehen
Um WasserfilterungPotenzial Splintholz zu studieren , sammelten die Forscher Zweige weiß Kiefer und streifte die äußere Rinde . Sie schnitten kleine Abschnitte Splintholz Mess etwa einen Zentimeter lang und einen halben Zoll breit und montiert jeweils in Kunststoffschlauch , mit Epoxidharz versiegelt und mit Klammern befestigt .
Bevor das Experimentieren mit kontaminiertem Wasser , verwendet die Gruppe Wasser mit roter Tinte Teilchen im Bereich von 70 bis 500 Nanometer groß gemischt. Nachdem die gesamte Flüssigkeit durchlaufen , in Scheiben geschnitten die Forscher das Splintholz der Länge nach halbieren , und festgestellt, dass ein Großteil der rote Farbstoff wurde in den obersten Schichten des Holzes enthalten , während das Filtrat oder gefiltertes Wasser, war klar. Dieses Experiment zeigte, dass Splintholz ist natürlich in der Lage heraus zu filtern Partikel größer als etwa 70 Nanometer.
In einem anderen Experiment wurde gefunden , daß das Team Splintholz konnte von Wasser zu trennen sind 20 -Nanometer- Teilchen , was darauf hindeutet , dass es eine Grenze für die Größe der Partikel, Nadel Splintholz filtern.
Die Auswahl der richtigen Anlage
Schließlich floss das Team inaktiviert, E. coli - kontaminiertes Wasser durch den Wald Filter. Wenn sie das Xylem unter einem Fluoreszenzmikroskop untersucht , sahen sie , dass Bakterien in der Umgebung pit Membranen in den ersten Millimetern des Holzes angesammelt hatte . Zählen der Bakterienzellen in das gefilterte Wasser , fanden die Forscher , dass der Splint der Lage war, aus dem Wasser herausfiltern mehr als 99 Prozent von E. coli.
Karnik sagt Splintholz kann wahrscheinlich die meisten Bakterienarten , von denen die kleinste messen etwa 200 Nanometer zu filtern. Doch das Filter wahrscheinlich keine Fallen meisten Viren , die in der Größe wesentlich kleiner sind.
Karnik , sagt seine Gruppe plant nun die Filter Potenzial von anderen Arten von Splintholz bewerten. Im allgemeinen haben blühende Bäume kleineren Poren als Nadelbäumen , was darauf hindeutet , dass sie in der Lage zum Herausfiltern noch kleineren Teilchen sein. Schiffe in blühende Bäume neigen jedoch dazu, sehr viel länger sein, was für die Gestaltung einer kompakten Wasserfilter weniger praktisch sein kann .
Designer daran interessiert, Splintholz als Filtermaterial wird auch Wege finden, um das Holz zu feucht zu halten , oder um sie zu trocknen unter Beibehaltung der Xylem -Funktion zu finden. In anderen Experimenten mit getrockneten Splintholz , Karnik festgestellt, dass Wasser entweder nicht durch gut fließen , oder floss durch Risse, aber nicht herausfiltern Verunreinigungen .
"Es gibt große Unterschiede zwischen den Werken ", so Karnik . " Es könnte viel besser Pflanzen gibt, die für dieses Verfahren geeignet sind, sein . Im Idealfall würde ein Filter eine dünne Scheibe aus Holz Sie für ein paar Tage nutzen könnte , dann werfen es weg und ersetzen Sie bei fast keine Kosten. Es ist um Größenordnungen billiger als die High-End- Membranen, die auf dem Markt ist. "