Konten terkait
- Perangkat Tenaga Surya Berbentuk Orb Ini Bekerja Pada Hari-Hari Yang Paling Suram
Penemuan yang disebut solarclave dapat membantu mencegah jutaan infeksi tahunan yang dihasilkan dari peralatan medis yang tidak dibersihkan dengan benar. Foto oleh Oara Neumann
Autoklaf — alat yang menghasilkan uap untuk membunuh bakteri dan mensterilkan peralatan medis — ditemukan pada tahun 1879. Namun, 134 tahun kemudian, infeksi yang berkembang akibat peralatan medis yang tidak disterilkan dengan baik masih diperkirakan mempengaruhi ratusan juta orang masing-masing. tahun, sebagian besar di negara berkembang. Di tempat-tempat dengan akses terbatas ke teknologi autoclave, bersama dengan catu daya yang tidak konsisten, banyak orang masih menjalani operasi dengan peralatan yang penuh dengan bakteri, virus dan patogen lainnya.
Namun, kabar baiknya adalah bahwa masalah ini dapat segera diatasi, berkat perangkat yang disebut solarclave, yang dikembangkan oleh sekelompok insinyur yang dipimpin oleh Oara Neumann dan Naomi Halas dari Rice University. Perangkat mereka, dijelaskan dalam sebuah artikel yang diterbitkan hari ini di Prosiding National Academy of Sciences, memanfaatkan kekuatan Matahari — bersama dengan karakteristik unik nanopartikel tertentu — untuk membersihkan peralatan medis dan instrumen lain tanpa memerlukan sumber listrik eksternal.
Para peneliti bukan tim pertama yang memiliki ide untuk menggunakan tenaga surya untuk mensterilkan peralatan, tetapi ini adalah prototipe berfungsi pertama yang telah lulus tes sterilisasi tingkat standar FDA. Autoclave konvensional menggunakan listrik untuk menghasilkan uap, tetapi perangkat ini melakukannya dengan mengandalkan logam dan karbon nanopartikel (partikel kecil yang sekecil seperseribu dari satu sentimeter dengan diameter) yang tersebar dalam larutan berair.
Karakteristik termodinamika nanopartikel menyebabkan mereka menyerap energi lebih cepat daripada cairan di sekitarnya, menghasilkan perbedaan suhu yang besar ketika sinar matahari dikumpulkan oleh cawan cermin dan panasnya disalurkan ke dalam larutan. Panas kemudian ditransfer ke molekul air yang berdekatan dengan nanopartikel dan mengubahnya secara langsung menjadi uap. Desain ini memungkinkan konversi tenaga surya menjadi uap dengan cara yang sangat efisien — hanya 20 persen energi yang digunakan untuk menaikkan suhu cairan, dan 80 persen sisanya membantu menghasilkan dan mempertahankan rendaman uap.
Tidak seperti ketika air biasanya direbus dan diubah menjadi uap, nanopartikel mampu menghasilkan sejumlah besar uap pada 70 derajat Celcius, ketika solusinya masih jauh di bawah titik didihnya (beberapa uap bahkan dihasilkan ketika para peneliti meletakkan kapsul cairan dalam mandi es, menjaganya tetap di atas nol derajat Celcius). Sebagai hasilnya, solarclave dapat melakukan apa yang biasanya merupakan proses yang sangat intensif energi — mensterilkan peralatan medis — menggunakan intensitas terbatas tenaga surya saja.
Para peneliti menggunakan teknologi ini untuk menghasilkan dua prototipe terkait yang keduanya dapat beroperasi di luar jaringan. Salah satunya adalah sistem loop tertutup yang dirancang untuk mensterilkan peralatan medis dan benda-benda lain yang relatif kecil; yang lain memungkinkan input dan dirancang untuk mensterilkan limbah manusia dan hewan untuk mengurangi penyebaran penyakit, masalah yang sedang berlangsung di negara-negara berkembang. Jika dioperasikan tiga kali seminggu, para peneliti memperkirakan bahwa itu dapat memproses urin dan feses yang dihasilkan oleh keluarga empat orang dewasa.
Prototipe diuji oleh kemanjurannya dalam membunuh Geobacillus stearothermophilus, sejenis bakteri yang tumbuh di sumber air panas dan lingkungan hangat lainnya, dan karenanya lebih sulit untuk dihilangkan melalui pemanasan daripada kebanyakan jenis mikroba lainnya. Kedua solarclave lulus tes, membunuh semua bakteri dalam sampel selama 30 menit.
Dalam tes, solarclave secara efektif membunuh bakteri, menunjukkan itu bisa mensterilkan peralatan medis. Gambar melalui pengguna Flickr mynameissharsha
Jika teknologi semacam ini dapat diproduksi dalam skala massal, ia berpotensi untuk sangat mengurangi jumlah infeksi di seluruh dunia. Nanopartikel tidak dikonsumsi selama proses sterilisasi, sehingga mereka dapat digunakan kembali tanpa batas waktu, dan jumlah air yang relatif kecil digunakan selama setiap siklus. Para peneliti juga berusaha menggunakan komponen berbiaya rendah bila memungkinkan, tetapi karena perangkat ini masih dalam tahap prototipe, sulit untuk mengatakan berapa harga akhirnya.
Selain masalah biaya, solarclave berpotensi digunakan dalam segala keadaan di mana akses ke listrik adalah batasan utama. Aplikasi yang paling langsung adalah mensterilkan peralatan medis dan limbah manusia, tetapi para peneliti berspekulasi bahwa jenis teknologi yang sama akhirnya dapat digunakan untuk memurnikan air dan membatasi penyebaran bakteri dalam produk makanan. Efisiensi desain yang luar biasa dalam menghasilkan uap, kata mereka, suatu hari nanti bahkan dapat digunakan dalam pembangkitan listrik.
