Ο σημερινός παγκόσμιος πληθυσμός των 7,6 δισεκατομμυρίων αναμένεται να φτάσει τα 8,6 δισεκατομμύρια μέχρι το 2030, σύμφωνα με τα Ηνωμένα Έθνη. Περίπου 83 εκατομμύρια άνθρωποι προστίθενται στον παγκόσμιο πληθυσμό μας κάθε χρόνο. Ταυτόχρονα, λιγότερο από το 1% του νερού στον πλανήτη μας είναι διαθέσιμο για χρήση – το 99% είναι αλμυρό νερό ή παγωμένο στον βόρειο και νότιο πόλο. Το νερό που χρειαζόμαστε για να επιβιώσουμε προέρχεται κυρίως από επιφανειακές πηγές (λίμνες και ποτάμια) ή υπόγεια ύδατα, ενώ το υπόλοιπο προέρχεται από συλλογή βρόχινου νερού ή αφαλατωμένο θαλασσινό νερό. Σε αυτό το σημείο της ανθρώπινης ιστορίας, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας υπολογίζει ότι πάνω από 2 δισεκατομμύρια άνθρωποι στον πλανήτη μας δεν έχουν άμεση πρόσβαση σε ασφαλές πόσιμο νερό. 

Είναι ασφαλές να πούμε ότι καθώς ο παγκόσμιος πληθυσμός αυξάνεται παράλληλα με την ανάπτυξη της γεωργίας και άλλων βιομηχανιών, η παγκόσμια ανάγκη για αποτελεσματικές, βιώσιμες, προσιτές λύσεις για την επεξεργασία του νερού ποτέ δεν ήταν ποιο επίκαιρες. Επειδή οι τρέχουσες μέθοδοι επεξεργασίας νερού όπως η προσθήκη χημικών ουσιών εγείρει ανησυχίες για τη βιωσιμότητα, την ασφάλεια και το κόστος, μια ομάδα επιστημόνων σε διάφορα ινστιτούτα που συνδέονται με το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα εξέτασε πρόσφατα τις ευκαιρίες βελτίωσης της επεξεργασίας του νερού μέσω της τεχνολογίας των νανοφυσαλίδων. 

Εξηγούν ότι «πολλές εφαρμογές νανοφυσαλίδων έχουν εμφανιστεί σε διαφορετικούς τομείς, συμπεριλαμβανομένου του καθαρισμού νερού και λυμάτων, όπου οι νανοφυσαλίδες προσφέρουν τη δυνατότητα να αντικαταστήσουν ή να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα των τρεχουσών διαδικασιών επεξεργασίας». Οι επιστήμονες σημειώνουν επίσης ότι από τότε που ειπώθηκε για πρώτη φορά η ύπαρξη νανοφυσαλίδων πριν από σχεδόν 30 χρόνια το 1994, η μελέτη των ιδιοτήτων τους έχει προχωρήσει γρήγορα παράλληλα με την ταχεία εμπορευματοποίηση της τεχνολογίας γεννήτριας νανοφυσαλίδων. 

Οι νανοφυσαλίδες έχουν διάμετρο μεταξύ 70-120 νανόμετρα, περίπου 2500 φορές μικρότερες από έναν κόκκο αλατιού. Λόγω της ουδέτερης πλευστότητάς τους, δεν ανεβαίνουν στην επιφάνεια και δεν σκάνε όπως κάνουν οι μεγαλύτερες φυσαλίδες, αλλά κινούνται τυχαία και συνεχώς μέσα στο νερό σε όλα τα μέρη ενός υδατικού συστήματος μέσω της κίνησης Brown. 

Οι νανοφυσαλίδες προσφέρουν έναν χωρίς χημικά, βιώσιμο, αποδεδειγμένο και οικονομικά αποδοτικό τρόπο επεξεργασίας νερού και λυμάτων λόγω των μοναδικών χημικών και φυσικών τους ιδιοτήτων.

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ – ΘΕΡΑΠΕΙΑ ΝΕΡΟΥ.

Η επεξεργασία του νερού τόσο στις ανεπτυγμένες όσο και στις αναπτυσσόμενες χώρες περιλαμβάνει την απομάκρυνση των ρύπων. Αυτές περιλαμβάνουν φυσικούς ρύπους (για παράδειγμα, βαρέα μέταλλα, άλατα και τοξίνες φυκιών) και εκείνους που προκύπτουν από την ανθρώπινη δραστηριότητα (π.χ. νιτρικά, χημικοί ρύποι, φαρμακευτικά προϊόντα).Οι ρύποι μπορεί να είναι δύσκολο να αφαιρεθούν από το νερό για διάφορους λόγους. Ένας βασικός λόγος είναι ότι πολλά από αυτά προσκολλώνται στις επιφάνειες των σωματιδίων που μπορεί να υπάρχουν στο νερό. Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα εξηγούν ότι οι νανοφυσαλίδες βελτιώνουν την επεξεργασία του νερού επειδή επηρεάζουν τα αέρια που παγιδεύονται στις επιφάνειες των σωματιδίων και επίσης ενισχύουν σημαντικά τη μεταφορά αερίων στο νερό. Σημειώνουν επίσης ότι, μεταξύ άλλων μοναδικών ιδιοτήτων, οι νανοφυσαλίδες παράγουν σταθερές δραστικές μορφές οξυγόνου (ROS) που οξειδώνουν τους ρύπους και τα παθογόνα στο νερό. Επιπλέον, οι νανοφυσαλίδες βελτιώνουν τη συσσώρευση σωματιδίων μέσω της πήξης γεφύρωσης εντός των σωματιδίων ή της προσκόλλησης κολλοειδών σωματιδίων σε ενεργές θέσεις των μορίων γεφύρωσης (ένα πολυμερές) που έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό μεγαλύτερης κροκίδωσης. 

Οι νανοφυσαλίδες έχουν επίσης την ικανότητα να μετριάζουν τη ρύπανση σε επιφάνειες, όπως τη διάσπαση και την αφαίρεση του βιοφίλμ από τους σωλήνες άρδευσης. Ωστόσο, από όλες αυτές τις ισχυρές ιδιότητες νανοφυσαλίδων, η ομάδα προσδιορίζει την παραγωγή ROS από νανοφυσαλίδες ως δυνητικά τη μεγαλύτερη υπόσχεση για την επεξεργασία του νερού. Αυτό συμβαίνει επειδή η οξείδωση με τη χρήση νανοφυσαλίδων υποστηρίζει μια μετάβαση από τη χρήση χημικών οξειδωτικών όπως το χλώριο και το όζον. Όπως επισημαίνουν οι επιστήμονες, αυτές οι χημικές ουσίες είναι δαπανηρές, επικίνδυνες στον χειρισμό και παράγουν επιβλαβή υποπροϊόντα. Το χειρότερο, καθώς μια άλλη ομάδα επιστημόνων δημοσίευσε μια εργασία στο Environmental Science & Technology Journal εξηγώντας ότι απαιτείται υπερβολική δόση χημικών οξειδωτικών ή/και εισροής ενέργειας στην επεξεργασία του νερού αυτές τις μέρες «για την απομάκρυνση της αυξανόμενης ποσότητας ρύπων με υψηλότερη δομική πολυπλοκότητα, ειδικά των νεοεμφανιζόμενων μικρορρύπων με ιχνοστοιχεία στην περίπλοκη μήτρα του νερού». Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη χαμηλή σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας των χημικών οξειδωτικών, σημειώνουν, καθώς και πιθανή δευτερογενή ρύπανση.

ΟΞΕΙΔΩΣΗ.

Η οξείδωση είναι μια μέθοδος απολύμανσης όπου τα άτομα χάνουν ηλεκτρόνια. Κατά την επεξεργασία του νερού με χημικούς και βιολογικούς ρύπους, η οξείδωση μπορεί να εξουδετερώσει τους ρύπους ή να αλλάξει τις ιδιότητές τους, ώστε να είναι ευκολότερο να αφαιρεθούν. Κατά την επεξεργασία του νερού για την απομάκρυνση φυκιών ή παθογόνων παραγόντων όπως τα βακτήρια, η οξείδωση προκαλεί άμεσα λύση των κυττάρων (θάνατος).Όπως αναφέρθηκε, η οξείδωση μπορεί να επιτευχθεί μέσω επαναλαμβανόμενων εφαρμογών χημικών ουσιών όπως το χλώριο, το διοξείδιο του χλωρίου, ο θειικός χαλκός ή το υποχλωριώδες νάτριο (χλωρίνη). Περνώντας το αέριο όζον μέσω του νερού επιτυγχάνεται επίσης οξείδωση, όπως και η προσθήκη υπεροξειδίου του υδρογόνου ή υπεροξυοξικού οξέος. Οι νανοφυσαλίδες, ωστόσο, παρέχουν ασφαλή, φυσική και συνεχή οξείδωση. Η επεξεργασία νερού με νανοφυσαλίδες αποφεύγει τη μεταφορά και το χειρισμό επικίνδυνων χημικών ουσιών όπως το χλώριο και την πιθανή παραγωγή επιβλαβών χημικών υποπροϊόντων.