Ένα σύστημα καθαρισμού του νερού εφαρμόζεται σε απομονωμένες περιοχές της Μοζαμβίκης και της Νότιας Αφρικής για να προσφέρει στους κατοίκους πόσιμο νερό, αλλά και νερό για άρδευση.
Πώς μπορούμε να καθαρίσουμε το νερό που προορίζεται για οικιακή χρήση σε απομονωμένες περιοχές της Αφρικής με βιώσιμο και οικονομικά προσιτό τρόπο;
Αφρικανοί και Ευρωπαίοι επιστήμονες συνεργάζονται για να βρουν απαντήσεις σ' αυτό το κρίσιμο ερώτημα. Πιστεύουν ότι μια λύση μπορεί να είναι μια μικρή μονάδα επεξεργασίας νερού που έχει εγκατασταθεί πρόσφατα στη νότια Μοζαμβίκη.
Μοζαμβίκη
Η Μοζαμβίκη είναι μία από τις 16 χώρες της υποσαχάριας Αφρικής που ανήκουν στην Κοινότητα Ανάπτυξης της Νότιας Αφρικής. Περίπου το 40% του πληθυσμού αυτής της Ένωσης δεν έχει πρόσβαση σε καθαρό νερό. Δηλαδή 130 εκατομμύρια άνθρωποι.
Το Ρεσάνο Γκαρσία, αυτή η μικρή πόλη κοντά στα σύνορα με την Δημοκρατία της Νότιας Αφρικής καταδεικνύει τη σημασία, αλλά και το επείγον της συγκεκριμένης κατάστασης.
«Στο Ρεσάνο Γκαρσία, ζουν σήμερα 14.000 άνθρωποι. Δεν έχουν όλοι πρόσβαση σε πόσιμο νερό. Γι' αυτό πηγαίνουν στο ποτάμι. Αλλά το νερό του ποταμιού δεν περνά από καμιά επεξεργασία. Οπότε όταν το φέρνουν στα σπίτια, προκαλεί διάρροιες και άλλες ασθένειες που μεταφέρονται με το νερό» αναφέρει ο Σιλβέστε Μάριο Τρίφκο, τεχνικός διευθυντής της μονάδας επεξεργασίας νερού της πόλης.
Το μολυσμένο νερό μπορεί πραγματικά να μεταδώσει αρκετές ασθένειες όπως χολέρα, δυσεντερία, τύφο, πολιομυελίτιδα. Το πιο σύνηθες όμως είναι οι διάρροιες. Το Κέντρο Υγείας της περιοχής περιθάλπει περίπου 500 ασθενείς κάθε μέρα. Περίπου το 10% από αυτούς υποφέρουν από διάρροιες.
«Μία από τις αιτίες της διάρροιας και των ασθενειών που συνδέονται με αυτήν είναι η ποιότητα του νερού. Είναι σαφές ότι όσο καθαρότερο είναι το νερό στο οποίο έχουν πρόσβαση οι άνθρωποι, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η βελτίωση της υγείας όλου του πληθυσμού» εξηγεί ο Αμπντούλ Ραφαέλ Σέγκα, διευθυντής του Κέντρου Υγείας του Ρεσάνο Γκαρσία.
Το να προσφέρει καθαρό νερό είναι ο στόχος αυτής της πιλοτικής μονάδας που είναι τοποθετημένη στις εγκαταστάσεις του παλιού εργοστασίου επεξεργασίας νερού της πόλης.
Η μονάδα έχει σχεδιαστεί για να εξουδετερώνει επιβλαβείς ρυπογόνες ουσίες, όπως φυτοφάρμακα και να αδρανοποιεί μικρόβια και άλλους παθογόνους παράγοντες. Χρησιμοποιεί μια τεχνολογία που ονομάζεται ηλεκτροχημική οξείδωση και δημιουργεί όζον μέσα στο μολυσμένο νερό. Το όζον λειτουργεί ως μέσο καθαρισμού:
«Ο σταθμός μπορεί να επεξεργαστεί το νερό μέσα από πολύ διαφορετικές διαδικασίες: πήξη, μετάγγιση, διαχωρισμό, καθώς και μέσα από διαφορετικές φάσεις φιλτραρίσματος. Το σύστημα δημιουργεί όζον στο νερό. Το όζον είναι χαρακτηριστικό της καλής ποιότητας του νερού. Στην ουσία καθαρίζει το νερό. Οι μελέτες μας δείχνουν ότι το συγκεκριμένο σύστημα μπορεί να καθαρίσει περίπου το 80-90% των παθογόνων και ρυπαρών συστατικών που υπάρχουν στο νερό» επισημαίνει ο πολιτικός μηχανικός Αμίρο Αμπντούλα Μαρτίνς της Salomon LDA.
Νότια Αφρική
40 χιλιόμετρα νότια του Γιοχάνεσμπουργκ, στη Νότια Αφρική, ερευνητές εγκατέστησαν πριν λίγο καιρό μια μεγαλύτερη πιλοτική μονάδα παρόμοιας τεχνολογίας. Το σύστημα φιλτράρει και καθαρίζει το νερό από το μολυσμένο ποτάμι, που βρίσκεται δίπλα.
Και οι δύο αυτές μονάδες είναι μέρος του ευρωπαϊκού ερευνητικού πρότζεκτ safe water africa που αποσκοπεί να προσφέρει καθαρό και ασφαλές νερό στους επαρχιακούς και περιαστικούς πληθυσμούς της Αφρικής, με αποτελεσματικό και οικονομικά προσιτό τρόπο.
«Η μέγιστη δυνατότητα είναι 1.300 λίτρα νερού την ώρα. Συνολικά λοιπόν προσπαθούμε να καθαρίσουμε τουλάχιστον 10.000 λίτρα νερού την ημέρα, που να είναι πόσιμο, μη βλαβερό για την υγεία και θα μπορούν να το χρησιμοποιούν για οικιακή χρήση αλλά και για άρδευση» τονίζει ο Ζακίντ Ενγκρόμπο, ειδικός σε θέματα νερού στο Πολυτεχνείο Τσουγουάνε.
Το σύστημα καθαρισμού βασίζεται σε έναν ειδικό τύπο μεταλλικών ηλεκτροδίων. Όταν φιλτράρεται, το βρώμικο νερό έρχεται σε επαφή με αυτά τα ηλεκτρόδια. Όταν έρχονται σε επαφή με το νερό, τα ηλεκτρόδια δημιουργούν όζον: «Από το οξυγόνο στο νερό, θα προστεθεί ένα ακόμη άτομο οξυγόνου, άρα θα έχουμε O3. Αυτό είναι το όζον, που παράγεται από το νερό και τον ηλεκτρισμό. Μετά αυτό αντιδρά με το νερό για να σκοτώσει τους μικροοργανισμούς, τους παθογόνους παράγοντες με αποτέλεσμα να γίνεται καθαρότερο» υπογραμμίζει η Εμπάλι Ντούλι, επιστήμονας του νερού στο Πολυτεχνείο Τσουγουάνε.
Οι επιστήμονες θέλουν κάθε σταθμός να είναι αυτόνομος και να κατασκευάζεται από εξαρτήματα που φτιάχνονται στην Αφρική και είναι πιο φιλικά προς το περιβάλλον: «Αποφασίσαμε να μην χρησιμοποιούμε καθόλου χημικά στην διαδικασία καθαρισμού. Ο λόγος είναι ότι μπορούμε να τα βρούμε δύσκολα, ειδικά αν βρισκόμαστε σε επαρχιακές περιοχές, όπου η πρόσβαση σε χημικές ουσίες είναι πολύ περιορισμένη» αναφέρει ο Μαρκ Ντέιβιντ Γουντς, μηχανολόγος μηχανικός.
Αυτή η ερευνητική προσπάθεια γίνεται στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού προγράμματος Horizon 2020, που αποσκοπεί στην αντιμετώπιση των μεγάλων περιβαλλοντικών και κοινωνικών προκλήσεων, μέσα από μια κοινή προσέγγιση μεταξύ ευρωπαίων και τοπικών ερευνητών.
Ισπανία
Η ποιότητα του νερού τόσο στην Νότια Αφρική, όσο και στην Μοζαμβίκη αποδείχτηκε ότι είναι πολύ χειρότερη, από ότι ανέμεναν οι επιστήμονες, εξαιτίας κυρίως της παρουσίας ακαθαρσιών και περιττωμάτων. Γι' αυτό το λόγο ανέπτυξαν ένα σύστημα που εγγυάται μια αποτελεσματική προ-επεξεργασία του νερού για να διευκολυνθεί η μετέπειτα απολύμανσή του. Ήταν εδώ στην Κεντρική Ισπανία, όπου αναπτύχθηκε η συγκεκριμένη τεχνολογία.
Οι χημικοί μηχανικοί κατάλαβαν σύντομα ότι το μολυσμένο νερό πρέπει να καθαριστεί με λεπτομέρεια από τις οργανικές ουσίες, πριν εφαρμοστεί οποιαδήποτε ηλεκτροχημική διαδικασία: «Από τεχνικής πλευράς, οι τεχνολογίες προ-επεξεργασίας είναι φυσικές-χημικές διαδικασίες. Ο στόχος είναι να διαχωρίσουμε τις οργανικές ουσίες που αιωρούνται στο νερό, πριν το νερό καθαριστεί στον αντιδραστήρα. Το νερό μπορεί να γίνει εκεί ξανά βρώμικο, δημιουργώντας λειτουργικά προβλήματα στη συνολική διαδικασία απολύμανσης» επισημαίνει η Κριστίνα Σάεζ-Χιμένεζ, χημική μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Καστίγια -Λα Μάντσα.
Οι επιστήμονες δοκίμασαν διαφορετικές τεχνικές προ-επεξεργασίας, πριν καταλήξουν στη συγκεκριμένη που ταιριάζει στην ποιότητα νερού και στο κοινωνικοοικονομικό πλαίσιο της Μοζαμβίκης και της Νότιας Αφρικής. Στη συνέχεια το τελικό σύστημα αναβαθμίστηκε: «Η πηκτική ουσία που χρησιμοποιούμε, είναι ένα είδος σιδηρούχου άλατος. Το προσθέτουμε στο νερό και όπως βλέπετε εδώ γίνεται καφέ. Η διαδικασία μετατρέπει τα οργανικά συστατικά σε μεγαλύτερα κομμάτια που είναι εδώ πάνω, σε έναν κάδο. Μπορούμε να διαχωρίσουμε λοιπόν τις ουσίες αυτές με ένα πολύ πιο εύκολο τρόπο» εξηγεί ο Χαβιέ Λάνος-Λόπεζ, χημικός μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Καστίγια -Λα Μάντσα.
«Εάν προσπαθήσουμε να καθαρίσουμε νερό που είναι πολύ μολυσμένο με περιττώματα, η ηλεκτροχημική διαδικασία θα είναι πολύ δαπανηρή. Γι' αυτό αποφασίσαμε να εντάξουμε και μια προ-επεξεργασία του νερού, που θα μειώσει το κόστος. Και όχι μόνο αυτό: παράλληλα με αυτή την μη ακριβή διαδικασία, προσπαθήσαμε να χρησιμοποιήσουμε υλικά που είναι χαμηλού κόστους» συμπληρώνει ο Μανουέλ Αντρές Ροντρίγκο, χημικός μηχανικός στο Πανεπιστήμιο Καστίγια -Λα Μάντσα.
Γερμανία
Σ' αυτό το ερευνητικό κέντρο στην Γερμανία που αναπτύχθηκε αυτή η τεχνολογία καθαρισμού, με τη βοήθεια κάποιων απρόσμενων συμμάχων: είναι μικροσκοπικές ταινίες που βασίζονται σε τεχνητά διαμάντια.
Τα ηλεκτρόδια που καθαρίζουν το νερό είναι φτιαγμένα από ένα μέταλλο που ονομάζεται νιόβιο. Το μέταλλο καλύπτεται από ταινίες από διαμάντια. Ένα άλλο χημικό στοιχείο, το βόριο, προσφέρει την αναγκαία αγωγιμότητα του τεχνολογικού συστήματος.
Είναι μια σύνθετη χημική διαδικασία μεγάλης διαρκείας που απαιτεί κλιβάνους που φτάνουν 2.500ºC.
«Με αυτά τα ηλεκτρονικά μικροσκόπια μπορούμε να ελέγξουμε την επιφάνεια του διαμαντένιου ηλεκτρόδιου. Αυτά τα διαμάντια, που βλέπετε εδώ έχουν μήκος 4 μικρόμετρα, που είναι το σωστό μέγεθος για την εφαρμογή μας. Το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μας βοηθά επίσης να δούμε την τραχύτητα της επιφάνειας και να ελέγξουμε, εάν οι κρύσταλλοι έχουν τελικά δημιουργηθεί κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Μπορούμε να τσεκάρουμε επίσης αν υπάρχουν κενά στην επιφάνεια και αν η προσαρμογή της μεταλλικής επιφάνειας είναι επαρκής ή όχι» τονίζει ο Σβεν Πλέγκερ, χημικός μηχανικός στο Ινστιτούτο Φράουνχοφερ.
Τα ηλεκτρόδια ενεργοποιούνται από τον ηλεκτρισμό και αρχίζουν να καθαρίζουν το νερό. Οι επιστήμονες έχουν σχεδιάσει με τέτοιο τρόπο τη λειτουργία, ώστε να είναι και ενεργειακά αποτελεσματική.
«Τα διαμαντένια ηλεκτρόδια μπορούν να δημιουργήσουν όζον με πολύ υψηλή ηλεκτρική ένταση και με 100% αποτελεσματικότητα στη χρήση ηλεκτρικού ρεύματος. Δημιουργούμε απευθείας όζον και όχι οξυγόνο. Θα ήταν απώλεια ενέργειας αν δημιουργούσαμε οξυγόνο και θα χανόταν, χωρίς τη βοήθεια της διαδικασίας καθαρισμού» αναφέρει ο Λόταρ Σέφερ, γιατρός στο Ινστιτούτο Φράουνχοφερ και συντονιστής του πρότζεκτ Safe Water Africa.
Μοζαμβίκη
Επιστρέφουμε στην Μοζαμβίκη, στο Ρεσάνο Γκαρσία. Η πόλη χρειάζεται 1.600 κυβικά μέτρα νερό την ημέρα για να εξυπηρετήσει τις στοιχειώδεις ανάγκες των κατοίκων της, που αυξάνονται.
Η πιλοτική μονάδα έχει κατασκευαστεί για να μπορεί να ικανοποιήσει αυτές τις αυξανόμενες ανάγκες. Είναι πρότυπο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί και αλλού: «Το βασικό πλεονέκτημα είναι ότι μπορούμε να μεταφέρουμε εύκολα αυτές τις μονάδες. Είναι ευκίνητες. Μπορούν να εγκατασταθούν εύκολα σε πολύ απομονωμένες περιοχές. Ο βασικός μας στόχος είναι να έχουμε νερό για όλο τον πληθυσμό, το οποίο να μην είναι επικίνδυνο για τη δημόσια υγεία. Αυτό που επιδιώκουμε τελικά είναι να βελτιώσουμε την υγεία των ανθρώπων» τονίζει ο Νέλσον Πέντρο Ματσίνιε, πολιτικός μηχανικός της Salmon LDA.
Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας, 1,8 δις άνθρωποι σε όλο τον κόσμο πίνουν νερό από πηγές που είναι μολυσμένες με ακαθαρσίες. Η μείωση αυτού του τεράστιου αριθμού είναι ο τελικός στόχος αυτής της σημαντικής ευρωπαϊκής ερευνητικής προσπάθειας.