Разработиха система за стерилизация на медицински инструменти с енергия от слънцето

Автоклавите за стерилизация на медицински инструменти в болници, клиники и лекарски и стоматологични кабинети изискват постоянно захранване с пара под налягане при температура от около 125°C. Обикновено парата се осигурява посредством котли, работещи на електроенергия или гориво, но в много отдалечени райони, особено в държавите с развиващи се икономики, електроснабдяването не е достатъчно надеждно, а цената на горивото е висока.

Екип от учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) и Индийския технологичен институт разработи технология за пасивно генериране на необходимата пара, използващ единствено соларна енергия. Прототип на устройството, което се нуждае от соларен колектор с площ около 2 кв. м за захранване на типичен малък автоклав за клиники, е тестван успешно в Мумбай.

Ключов компонент на новата система е оптически прозрачен аерогел, представляващ пяна от силициев диоксид. Лекият материал предоставя ефективна топлоизолация, благодарение на която топлинните загуби намаляват десетократно. Изолиращият материал се поставя върху горната повърхност на готово решение за получаване на гореща вода със соларна енергия, което се състои от медна пластина с топлопоглъщащо черно покритие и система от тръби от долната й страна. При нагряване на пластината преминаващата през тръбите вода се затопля. С добавянето на прозрачния изолиращ слой обаче, както и на огледално полирани алуминиеви елементи от двете страни на пластината, които насочват допълнително слънчева светлина към нея, системата може да генерира високотемпературна пара, а не само гореща вода. Водата се подава гравитачно от резервоар към пластината, а получената пара преминава по друга тръба към автоклава. За да се постигне достатъчна степен на стерилизация, е необходимо непрекъснато подаване на пара в продължение на 30 минути.

Въпреки че по време на изпитанията в Мумбай е мъгливо и облачно и слънчевото облъчване е едва 70% в сравнение с това в слънчев ден, устройството успява да генерира наситената пара, необходима за стерилизация за период от половин час. Тестът е проведен с прототип с площ от само 0,25 кв. м, но той показва, че скоростта на производство на пара е адекватна и при площ между 1 и 3 кв. м количеството пара ще е достатъчно за захранването на автоклав с капацитет като за лекарски кабинет.

Основният фактор, възпрепятстващ въвеждането на подобни устройства в практиката, е достъпността на аерогела. Все още този материал се произвежда само в малки количества, като за целта се използва относително скъпо лабораторно оборудване за суперкритично сушене. Поради тази причина по-широкото внедряване на описаната система за стерилизация вероятно ще отнеме още няколко години, смятат изследователите. Тъй като останалите компоненти са широко достъпни на ниска цена обаче, учените вярват, че системата все пак ще бъде рентабилна. Частите за изработката на тествания прототип струват 40 щатски долара, от което следва, че разходите за система за малък автоклав вероятно ще възлизат на около 160 щатски долара, при условие че аерогелът стане широко достъпен на пазара.

Според изследователския екип процесът може да се използва и за други приложения – например при производството на храни и напитки, където често е необходима високотемпературна пара, която към момента се осигурява предимно чрез котли, работещи на изкопаеми горива. Пасивните системи за генериране на пара със соларна енергия биха елиминирали разходите за гориво, което ги превръща в атрактивна алтернатива за редица индустриални сектори. В допълнение технологията би трябвало да е с десетократно по-висока разходна ефективност в сравнение със системите за концентриране на слънчева светлина, които изискват използването на скъпи огледала и монтажни елементи.

ЧЕТЕТЕ СПИСАНИЕТО ОНЛАЙН

Енерджи ревю бр. 1/2021