Cílem projektu je dosáhnout hlubších znalostí o molekulárním struktuře vody a jejím vlivu na proudění novými druhy filtračních materiálů. Tyto hlubší znalosti umožní následně vývoj nových levných a účinných vodních filtrů.
Nedostatek čisté vody (nebo její absence) je jedním z hlavních humanitárních problémů mnohých regionů v rozvojových zemích. Odhaduje se, že až 1,2 miliardy lidí nemá přístup k nezávadné pitné vodě a 2,6 miliardy lidí trpí nedostatečnou, nebo vůbec žádnou hygienu. Každoročně zemřou miliony lidí (odhaduje se 3900 dětí denně) z důvodů onemocnění přenášených prostřednictvím kontaminované vody, převážně na průjmy.
Technologie filtrování znečištěné vody existují, ale jsou obecně poměrně drahé. I proces odsolení mořské vody (potenciálně hojný zdroj pitné vody) je ekonomicky náročný jak na samotné odsolení, tak na následnou filtraci. Proto jsou nové přístupy k účinnému filtrování vody předmětem intenzivního výzkumu.
Nový technologický přístup prostřednictvím uhlíkových nanotrubiček uspořádaných do polí tak, aby vodu musela projít po celé jejich délce, představuje novou naději na levnou filtraci vody.
Za normálních okolností by extrémně malá velikost pórů nanotrubiček vyžadovala velmi velké tlaky a tudíž i drahé zařízení na filtraci dostatečného množství vody. V roce 2005 však nové experimenty ukázaly, že pole nanotrubic umožňují, aby voda proudila mnohem rychleji, než se očekávalo. Tento překvapivý výsledek podnítil mnoho vědců, aby investovali značné úsilí do studia základních procesů, které usnadňují tok vody v nanotrubičkách.


Computing for Clean Water využívá výpočtů molekulární dynamiky ve velkém měřítku. Jsou simulovány pohyby jednotlivých molekul vody uvnitř nanotrubiček za účelem získání hlubšího pochopení tohoto procesu. Existovala hypotéza, zda by se nemohly molekuly vody v přímém kontaktu s nanotrubičkami chovat spíše jako led. To by mohlo pomoci snížit tření při průtoku vody a tím i zvýšení průtoku. Realistické počítačové simulace jsou jedním ze způsobů testování těchto hypotéz.

Vědci doufají, že využijí nové poznatky k tomu, aby optimalizovali rychlost proudění vody v nanoporézních materiálech. Simulace mohou také odhalit, za jakých podmínek mohou tyto filtry nejlépe napomoci procesu odsolování mořské vody a její přeměně na vodu pitnou.

Výsledky v roce 2015:
Výzkumný tým učinil objev, který může pomoci zlepšit přístup k čisté vodě téměř pro jednu miliardu lidí. V projektu byl simulován průtok vody uhlíkovými nanotrubičkami s  přesností, která do té doby nebyla možná. Vědci zjistili, že za určitých podmínek mohou určité druhy přirozených vibrací atomů uvnitř nanotrubiček vést ke zvýšené rychlosti difuze molekul vody až o 300%.

Tento přelomový objev má mnoho možných aplikací, včetně potenciálu zlepšit technologie filtrace vody, její efektivnější odsolení a také možnosti aplikace tohoto procesu v čisté energii a medicíně. Výzkumný tým byl schopen tento objev učinit díky obrovskému výpočetnímu výkonu, dostupnému prostřednictvím projektu World Community Grid, který jim umožnil provádět dostatečně podrobné simulace.

Zdroje: World Community Grid
Překlad: Dzordzik
Korektura: forest + JardaM

Nahoru