Neviditelné nanobubliny: Jak tato technologie čistí vodu v Lincolnově památníku a řeší problém s řasami

Nanobubliny, známé také jako ultrajemné bubliny, jsou plyny naplněné bublinky o průměru typicky kolem 100 nanometrů. To znamená, že každá nanobublina je přibližně tisíckrát tenčí než lidský vlas.

Nanobubliny, známé také jako ultrajemné bubliny, jsou plyny naplněné bublinky o průměru typicky kolem 100 nanometrů. To znamená, že každá nanobublina je přibližně tisíckrát tenčí než lidský vlas. Při použití specializovaného zařízení, které vstřikuje plyny jako vzduch, ozón nebo kyslík do vody, se nanobubliny vyskytují v obrovském množství – obvykle kolem 10 miliard nanobublin na jednu čajovou lžičku vody. Navzdory jejich obrovskému počtu vypadají roztoky nanobublin a působí stejně jako obyčejná voda. Při pohledu na sklenici vody s nanobublinami byste ani nepoznali, že tam jsou, přesto mají pozoruhodné vlastnosti, které se využívají v řadě technologií, včetně úpravy vody.

Jednou z překvapivých vlastností nanobublin je jejich stabilita. Základní pravidlo říká, že tlak uvnitř jakékoli bubliny je vždy větší než tlak v jejím okolí, a čím menší bublina, tím větší tlak uvnitř. Typická nanobublina může mít vnitřní tlak až 15 atmosfér, což je tlak, který zažívá potápěč v hloubce 150 metrů. Očekávalo by se, že se nanobubliny rychle rozpustí, ale výzkumy ukazují, že mohou vydržet hodiny, dny, a dokonce i týdny. Důvod této stability zůstává záhadou a předmětem intenzivního výzkumu, ale právě tato dlouhověkost je činí velmi užitečnými, protože mohou být vyrobeny, skladovány a použity dříve, než zmizí.

Malá velikost nanobublin přináší i další výhody. Mají velmi malý vztlak, což jim umožňuje zůstat v roztoku po dlouhou dobu, zatímco větší bubliny rychle stoupají na povrch a praskají. Tato dlouhá doba setrvání je klíčová pro rozpouštění velkého množství plynu v roztoku, protože zabraňuje ztrátě plynu do atmosféry. Vysoký vnitřní tlak nanobublin navíc zvyšuje rozpustnost plynu. Další výhodou je jejich obrovská povrchová plocha. V mnoha průmyslových odvětvích, jako je zpracování nerostů nebo čištění odpadních vod, se povrchová plocha větších bublin využívá ke sběru materiálů rozptýlených v kapalině. Podobně mohou být povrchy nanobublin použity jako vysoce účinné, ekologické čisticí prostředky, které nahrazují detergenty. Nanobubliny mají rozmanité využití; například kyslíkové nanobubliny dokonce zvyšují výnosy při použití nanobublinové vody na plodinách a v rybích farmách, pravděpodobně koncentrací živin.

Jak nanobubliny udržují řasy na uzdě?

Zelené řasy, jako je typ nalezený v Lincolnově památníku Reflecting Pool ve Washingtonu, D.C., se daří v klidné nebo pomalu tekoucí vodě s dostatkem slunečního světla. Při úpravě vody se nanobubliny primárně používají k okysličování vody. To podporuje růst aerobních bakterií, které konzumují organické živiny, čímž potlačují řasy a podporují zdravé vodní prostředí. Nanobubliny mohou být také použity k dodávání ozónového plynu, což je vysoce reaktivní, toxický plyn složený ze tří atomů kyslíku. Ozón reaguje s organickými materiály ve vodě, a proto rozkládá a ničí řasy a živiny. Ozónové nanobubliny však také napadají a ničí prospěšné aerobní bakterie. Silné působení ozónové nanobublinové úpravy je velmi vhodné pro čištění silně znečištěné vody, například pokud obsahuje živočišný odpad.