Repte 4: INNOVEM

3- Control de qualitat de l'aigua amb Hidrogen Verd!

Utilitzar la bomba de rentadora per recircular l'aigua en processos de destil·lació presenta diversos beneficis, però també pot comportar reptes com el creixement bacterià en l'aigua estancada, que pot alterar les propietats fisicoquímiques de l'aigua. Per tant, és vital dissenyar un sistema d'anàlisi i control de la qualitat de l'aigua per garantir la seguretat i l'eficiència del sistema.

Disseny del Sistema d'Anàlisi i Control de la Qualitat de l'Aigua

1. Integració amb el Mòdul M7 d'Aigües:

Monitoratge Continu: El sistema inclourà sensors en línia per mesurar paràmetres com la turbidesa, pH, conductivitat, oxigen dissolt, i presència de nitrats. Aquests sensors proporcionaran dades en temps real que permetran detectar qualsevol desviació de les condicions normals de l'aigua.

Mostreig Automàtic: Es programarà un sistema de mostreig automàtic que recollirà mostres d'aigua a intervals regulars per a anàlisis microbiològics més detallats.

2. Tractament de l'Aigua amb Electrolitzador:

Producció de Hidrogen: El centre disposa d'un electrolitzador que pot produir hidrogen. L'hidrogen té la propietat de penetrar les membranes cel·lulars, la qual cosa s'ha hipotetitzat que podria ser efectiva en la reducció o eliminació de microorganismes en l'aigua.

Aplicació de Hidrogen: Es dissenyarà un sistema per injectar hidrogen directament al dipòsit d'aigua recirculada per tractar l'aigua i reduir la càrrega microbiana.

Característiques de l'Hidrogen L'hidrogen és un element lleuger i altament reactiu que pot ser utilitzat en diversos processos industrials, incloent el tractament de l'aigua. Les propietats de l'hidrogen que són rellevants per al seu ús en aquest context inclouen:

Alta Penetrabilitat: L'hidrogen pot penetrar fàcilment les membranes cel·lulars, el que pot afectar el metabolisme intern dels microorganismes i potencialment conduir a la seva inactivació o mort.
Reactivitat: Com a element reductiu, l'hidrogen pot reaccionar amb molècules d'oxigen i altres compostos que podrien estar presentant-se com a contaminants en l'aigua.

Disseny de l'Experiment

Per validar l'eficàcia del tractament amb hidrogen, es dissenya un experiment amb quatre tipus d'aigua diferents:

Aigua Estancada a l'Aire Lliure Durante 2 Mesos: Aquesta mostra servirà per evaluar com l'hidrogen afecta l'aigua amb una alta càrrega de microorganismes i algues.
Aigua Reescalfada en Tancat Durant 2 Setmanes: Aquesta mostra permetrà analitzar l'efecte de l'hidrogen en aigua amb potencial creixement bacterià sota condicions de calor, que potencien la proliferació bacteriana.
Aigua Refrigerada a Baixa Temperatura: Amb aquesta mostra es podrà observar si el tractament amb hidrogen és eficaç en reduir la càrrega microbiana en condicions de baixa temperatura, on el creixement bacterià sol ser menys actiu però pot mantenir-se.
Aigua Control: Aquesta aigua no serà tractada ni alterada i servirà com a referència per comparar els efectes observats en les altres mostres tractades amb hidrogen.

Procediment Experimental

Pas 1: Preparació de Mostres: preparar quatre erlenmeyers separats, cadascun amb un dels tipus d'aigua especificats. Cada dipòsit estarà equipat amb sensors per monitoritzar els paràmetres de qualitat de l'aigua en temps real.
Pas 2: Tractament amb Hidrogen Integrar hidrogen provinent de l'electrolitzador al sistema per injectar hidrogen directament als dipòsits. Calcular la dosi òptima de hidrogen basada en volum d'aigua i concentració de contaminants. Es posen 10 mL de l'aigua en vials esterilitzats. Es fa una aplicació de 10 segons i de 20 segons. S'apliquen 10cm3 d'hidrogen al primer i 20 cm3 d'hidrogen al segon. I es fa un control
Pas 3: Monitorització i Recollida de Dades: Monitoritzar les variables de qualitat de l'aigua abans, durant, i després del tractament amb hidrogen. A més, realitzar mostrejos periòdics per a anàlisi microbiològica.
Pas 4. Sembra en medi TSA de l'aigua tractada i els controls per aveure el creixement microbià
Pas 5: Anàlisi de Dades:Comparar els resultats de les mostres tractades amb la mostra control. Analitzar les diferències en la composició química i microbiològica per determinar l'efectivitat del tractament amb hidrogen.
Pas 5: Avaluació i Ajustaments: Avaluar els resultats i determinar si cal ajustar la dosificació de hidrogen o modificar el protocol per millorar l'eficàcia del tractament.

TikTok · Dr ErlenmeyerEcha un vistazo al video de Dr Erlenmeyer.

Agrair al professor García de l'equip de Química del Centre el seu assessorament i millora del disseny experimental.

Beneficis esperats

A data del 03/05 es procedeix a la sembra de les mostres d'aigua. Ara mateix no es disposa de resultats d'aquesta innovació.

L'ús de hidrogen com a tractament per millorar la qualitat de l'aigua podria no només reduir la càrrega microbiana, sinó també millorar les propietats fisicoquímiques de l'aigua, contribuint així a un sistema de destil·lació més eficient i sostenible. Aquesta innovació pot reduir la necessitat d'utilitzar productes químics tradicionals per al tractament de l'aigua, disminuint l'impacte ambiental associat i potencialment reduint costos operacionals a llarg termini.

Aquest experiment podrà servir per establir si l'hidrogen és una alternativa viable i eficaç per al tractament de l'aigua en sistemes de recirculació, particularment en contextos on la qualitat de l'aigua pot fluctuar significativament. Amb aquesta investigació, esperem demostrar que la innovació i la sostenibilitat poden anar de la mà en la millora de processos industrials com la destil·lació. Destacar que el rotor d'aireació dissenyat, ha estat pensat justament per afavorir l'aireació de l'hidrogen dins del dipòsit.

Beneficis obtinguts

Aquest experiment no ens ha servit per a establir si l'hidrogen és una alternativa viable i eficaç per al tractament de l'aigua en sistemes de recirculació. Caldria fer un estudi més exhaustiu, ja que sembla que si s'escalfa poc en sistemes tancats, no hi ha una proliferació ni bacteriana ni fúngica. En canvi si l'aigua s'escalfa en un entorn obert, l'hidrogen promou el creixement bacterià i fúngic. Es tracta d'un estudi inicial, amb un disseny experimental pobre, i només realitzat amb 4 tipus de mostres.

A continuació s'expliquen, sense fer cal tipus de tinció, només per observació a lupa binocular, els resultats obtinguts.

Després de diversos dies d'incubació s'oberva en la imatge el creixement bacterià. D'esquerra a dreta: control , 10 segons d'H2, 20 segons d'H2 (dreta)

AIGUA ESTANCADA OBERTA

AIGUA REESCALFADA TANCADA

AIGUA AMB POCS CICLES D'ESCALFAMENT OBERTA

AIGUA AMB POCS CICLES D'ESCALFAMENT TANCADA

AIGUA ESTANCADA OBERTA

AIGUA ESTANCADA OBERTA-20 segons d'H2 - s'observen 3 tipus de colònies diferents amb un sobrecreixement de les colònies marrons fosques. Certa presència de colònies blanques irregulars, i grogues

AIGUA ESTANCADA OBERTA-10 segons d'H2 (dreta)- s'observen 3 tipus de colònies. Les colònies marrons fosques no existeixen, en canvi si les colònies blanques irregulars, que semblen fongs filamentosos, i grogues

AIGUA ESTANCADA OBERTA- control- s'observen 2 tipus de colònies. Petites de color crema i blanquinoses. En

Sembla doncs que l'hidrogen , en aquest experiment amb aigua estancada oberta, fomenta el creixement bacterià i fúngic, descartant la hipòtesis inicial de que podria servir per a poder eliminar la presencia de fongs i bacteris. Es tracta d'una prova única inicial, i que podria haver donat lloc a contaminacions. Caldria repetir-la però per manca de temps, deixem el disseny experimental a punt per al curs següent.

DETALLS DE LES COLÒNIES D'AIGUA ESTANCADA OBERTA

DETALLS DE LES COLÒNIES D'AIGUA ESTANCADA TANCADA

S'observa un cert creixement bacterià de les colonies clares. Amb no massa diferència amb les mostres control. PEr tant sembla que l'hidrogen no esterilitzaria. Caldria dissenyar un experiment per a poder-ho desmostrar, i fer-lo per quintuplicat, per avalua la reproducibilitat i reproductibilitat dels experiments i els resultats obtinguts.

DETALLS DE LES COLÒNIES D'AIGUAAMB POCS CICLES D'ESCALFAMENT OBERTA

D'esquerra a dreta: control , 10 segons d'H2, 20 segons d'H2 (dreta), sembla que l'hidrogen ha promogut el creixement bacterià, probablement auugmentant la dispersió .

DETALLS DE LES COLÒNIES D'AIGUAAMB POCS CICLES D'ESCALFAMENT TANCADA

D'esquerra a dreta: control , 10 segons d'H2, 20 segons d'H2 (dreta), sembla que l'hidrogen ha promogut el creixement bacterià, probablement auugmentant la dispersió .

20 segons d'H2 (ESQUERRA), I CONTROL (DRETA) sembla que l'hidrogen noha promogut el creixement bacterià, probablement auugmentant la dispersió .

Page updated

Report abuse