驚くべき技術が、清潔な水へのアクセスを提供し、世界の水危機を解決するのに役立つかもしれない。
国連によると、世界では20億人以上の人々が安全な飲み水にアクセスできないでいるという。自然の水不足や気候変動による干ばつで、多くの人が水へのアクセスを制限され、一方で汚染された水源に苦しむ人もいます。多くの人がその両方の問題に直面しています。
水を生成し、それを浄化するための想像力に富んだツールや技術が登場しています。科学者たちは、毒性を検知するマイクロビック・ブレイン・コンピューターを開発し、電気で水から鉛を除去し、ヒューマンエラーに耐えるエネルギーフリーの浄化装置を作りました。
これらの技術は、鉛で汚染されたパイプがある都市でも、共有の井戸が涸れる可能性のある農村でも、最終的には世界中の人々の健康を守ることができるだろう。
デザートハーベスター
地球上で最も豊かな水源のひとつは、ありふれた風景の中に隠れています。
カリフォルニア大学バークレー校のJames and Neeltje Tretter化学教授であるOmar M. Yaghi博士によれば、大気中の水分の0.001パーセント以下で、地球上の人間一人あたり50リットルの水を供給することができるそうです。
ヤギーの研究室は、この巨大な、目に見えない資源を利用する新しい方法を開発した。
有機分子を支柱に、金属原子を接合部に見立て、分子同士を足場のような構造体に縫い合わせるのである。この有機金属骨格（MOF）は、サッカー場2面分の広さを豆粒大にしたような、広大な表面積を持っている。
ヤギのプレキシガラス製の水汲み機は、MOFで満たされており、乾燥した砂漠の空気から水を汲み上げることができる。太陽光を当てると箱が熱くなり、MOFが空気中の水分を吸い上げ、後ですぐに飲める水として放出される。
このように水分を取り込み、低湿度で放出する材料は、MOF以外にはありません」とヤギは言う。
わずか200グラムのMOFで、太陽電池式の箱は1日1ガロン以上の水を収穫することができる。
電気式の場合は、収穫と放出のサイクルを1日中繰り返すことができる。
バイオ・ブレイン毒素検出器
ミクロの単細胞生物は、水の安全性を簡単に検査できるという、別の問題のカギを握っているかもしれない。
微生物は、ヒ素、大腸菌、鉛など、人間が目にすることのできない水中の毒素を認識し、身を守るために進化してきたのです。
ノースウェスタン大学の化学・生物工学科の教授で准教授のジュリアス・B・ラックス博士は、「微生物は遺伝的な分子脳のようなものを持っていて、それを利用しています」と言う。
微生物にはバイオセンサーとも呼ばれる生体感知タンパク質があり、これが毒素に付着すると、特定の遺伝子（例えば、鉛を生物から排出する遺伝子）が活性化されるプロセスになっています」。
研究者たちは、ある種のバイオセンサーを取り出し、DNAの配線を変えて、汚染物質があるときに光る別の遺伝子を作り出すことができることを発見した。
そして、さらに多くのバイオセンシング・タンパク質を編集し、特定のレベルの汚染に反応するように作り直した。
最終的には、凍結乾燥したタンパク質を入れた試験管を並べた携帯型DNAコンピューターが完成した。水の汚染度が高ければ高いほど、発光する試験管の数は増えるのですか？
ある条件が整えば、DNA分子は集合し、蛍光色を発するのです」とラックスは言う。なんだか不思議な感じですね。
誤操作を防止する塩素ディスペンサー
塩素は、病気の原因となる水系病原体を殺すための強力なツールだが、効果的に使うにはコツがいる。しかし、塩素を効果的に使用することは容易ではありません。一般的な塩素タブレットやノブ付きディスペンサーなどの方法では、人為的なミスが発生する可能性が非常に高いのです。
タフツ環境研究所の研究者たちは、電気が通っていない場所でも、共有の水源で簡単に塩素を使えるようにしたいと考えていました。
水道管の端に取り付ける小さな箱と、液体の塩素を入れたタンクです。
タフツ大学在学中にこの装置の主任研究員を務め、現在はカリフォルニア大学バークレー校で環境工学の博士課程に在籍するジュリー・E・パワーズによれば、処理水を持つことで得られる健康効果の多くは、常に水を処理している必要があるとのことだ。
この箱はパイプよりも直径が細いため、水が流れるときに圧力が変化する。この圧力の変化がベンチュリー効果と呼ばれるもので、タンクから水流に塩素を引き込み、電気を使わずに自動的に処理することができるのです」。
研究者たちは、清潔な水へのアクセスが制限されがちなバングラデシュとケニアの7つのコミュニティで、水飲み場にベンチュリー装置を設置しました。6ヶ月間の試用後、5つのコミュニティが購入を決定しました。
ショックウォーターセラピー
ミシガン州フリントの鉛水危機に愕然としたマサチューセッツ工科大学の科学者と学生たちは、重金属を除去するために脱塩技術を再活用しました。
彼らはすでに、電気を使って水中の不純物を分離する方法を見つけ出していた。ショック電気透析という方法で、海水から大量のナトリウムを取り除くことができるのだ。しかし、ナトリウムは飲料水には欠かせない成分であり、その濃度はかなり低く、鉛は他のものを取り除かないと除去が難しい。
鉛は非常に厄介な物質です。マサチューセッツ工科大学化学工学科の博士課程に在籍するモハマド・A・アルカドラは、「電気を使って鉛を除去しようとすると、壁やシステムの表面に付着してしまうかもしれません」と話す。
彼らの技術は、微細なガラス片のような帯電した多孔質材料に依存しており、ブリタのフィルターの活性炭のようにフィルターのケーシングに閉じ込められたまま、95％の鉛を除去する。
これらの材料は水の電気伝導度を高め、ナトリウムと金属イオンを動かし、その跡に浄化されたゾーンを残します。そして、その水域の純水だけを飲料水タンクに供給する。
水不足に悩むサウジアラビアで育ったアルカドラは、「水は、私が幼い頃からその価値を認識し、感謝してきたものです」と言う。
水不足に悩むサウジアラビアで育ったアルカドラは言う。「水の減少や汚染に直面する人が増える中、多くの人がこの考え方を取り入れる必要があるかもしれません」。
