[미국] 메사추세츠 연구팀, 도자기 수처리로 장치로 나바호족 물 문제 해결

코크렐 공과대학 교수 나비드 살레(왼). 나바호의 도예가이자 연구 논문의 공동저자 디애나 차소(가운데). 조지아 서던 대학교 교수 스테슨 롤스 3세(오) 사진.

 

미국 남서부에 거주하는 나바호 부족은 대부분 깨끗한 식수를 공급받지 못하고 있다.이러한 추세는 최근 몇 년 동안 미국의 많은 지역에서 증가하고 있다. 

오스틴 소재 텍사스 대학의 엔지니어들이 이끄는 연구팀은 최근 나바호 부족을 위해 새로운 물 여과 솔루션을 개발했다. 

나바호 공화국에서 수집한 소나무 수지로 항아리 내벽을 코팅하고 물을 정화해서 마실 수 있도록 만드는 데 사용할 수 있는 은 성분의 작은 입자를 통합했다.

연구팀은 애리조나 출신의 3세대 도예가인 디애너 트소(Deanna Tso)와 협력해 이 사용자 친화적 수처리 장치를 개발했다.

항아리에 물을 부으면 코팅된 도자기가 물에서 박테리아를 제거하고, 깨끗하고, 마실 수 있는 물을 생산한다. 

이 연구 논문은 『환경과학기술지(Environmental Science & Technology)』 에 게재됐다. 

은 입자를 물 여과에 사용하는 방식은 이번이 처음은 아니다. 새로운 기술의 핵심은 필터의 사용 수명을 단축시키는 나노 입자의 방출을 제어하는 것이다. 

또한 은 입자는 처리되지 않은 물 속에서 염화물, 황화물 등의 일부 화학 물질과 대량으로 섞여 은 입자의 소독 효과를 떨어뜨릴 수 있는 ‘독소층’을 형성하는데, 연구원들은 정수 과정에서 은 입자를 통제하기 위해 소나무 수지를 포함한 지역 사회 환경에 풍부한 재료를 사용했다. 

도자기의 재료와 제작 과정은 10달러 미만으로 잠재적으로 저렴한 솔루션이 될 수 있다.  

나비드 살레(Navid Saleh) Fariborz Maseeh 의 토목, 건축 및 환경 공학과 교수이자 프로젝트의 리더 중 한명은 “이 기술은 특정 집단의 사람들을 위해 지역 문제를 해결하려는 것에서 시작했다”라며 “그러나 우리가 이룬 기술적인 돌파구는 다른 지역 사회를 돕기 위해 전 세계에 사용될 수 있다”고 말했다.

연구원들의 다음 목표는 깨끗하고 마실 수 있는 물을 만들기 위해 그들의 지역에 풍부한 물질을 사용할 수 있도록 돕는 다른 물질과 기술을 찾는 것이다. 

이 프로젝트의 다른 팀원으로 데스몬드 롤러(Desmond Lawler) Rowles의 공동 고문이었던 명예 교수와 메리 조 키리시츠(Mary Jo Kirisits) 토목, 건축 및 환경 공학 교수, 안드레이 돌로칸(Andrei Dolocan) 텍사스 재료 연구소(Texas Materials Institute)의 선임 연구 과학자가 협력했다.

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Pottery Becomes Water Treatment Device for Navajo Nation

 

Large chunks of the Navajo Nation in the Southwest lack access to clean drinkable water, a trend that has been rising in many parts of the U.S. in recent years. A research team led by engineers with The University of Texas at Austin is changing that.

The team has developed a new water filtration solution for members of the Navajo Nation, lining clay pots with pine tree resin collected from the Navajo Nation and incorporating tiny, silver-based particles that can be used to purify water to make it drinkable.

“Making water filtration technology cheap doesn’t solve all the problems, and making it effective doesn’t solve everything either,” said Navid Saleh, a professor in the Fariborz Maseeh Department of Civil, Architectural and Environmental Engineering and one of the leaders on the project. “You have to think about the people you are making it for.”

And that’s what the researchers did. They worked closely with a third-generation potter from Arizona — Deanna Tso, who is also a co-author on the paper — to create a device that is simple for the users. All they have to do is pour water through the clay pots, and the coated pottery removes bacteria from water and generates clean, drinkable water.

The Navajo Nation has a history of mistrust of outsiders, the researchers say, and that makes it less likely that people there would adopt a new technology made entirely by others. Using pottery, working with the community, and relying on local materials were important to the effectiveness of this project.

The research appears in a new paper in the journal Environmental Science & Technology.

“Navajo pottery is at the heart of this innovation because we hoped it would bridge a trust gap,” said Lewis Stetson Rowles III, now a faculty member at Georgia Southern University’s Department of Civil Engineering and Construction after earning a Ph.D. from UT in 2021. “Pottery is sacred there, and using their materials and their techniques could help them get more comfortable with embracing new solutions.”

Using silver particles for water filtration is not the main innovation. Others have used this technology in the past. The key is controlling the release of nanoparticles, which can reduce the usable life of the filters. And the silver particles mix at high volume with some of the chemicals, such as chloride and sulfide, in the untreated water, leading to a “poison layer” that can reduce the disinfection efficacy of the silver particles on the clay lining.

The researchers used materials abundant in the environment of the community, including pine tree resin, to mitigate the uncontrolled release of silver particles during the water purifying process. The materials and construction process for the pots cost less than $10, making for a potentially low-cost solution.

“This is just the beginning of trying to solve a local problem for a specific group of people,” Saleh said. “But the technical breakthrough we’ve made can be used all over the world to help other communities.”

The next step for the researchers is to grow the technology and find other materials and techniques to help communities use the materials abundant in their regions to help create fresh, drinkable water. The researchers are not seeking to commercialize the research, but they are eager to share it with potential partners.

Other team members on the project include Desmond Lawler, a professor emeritus, who was Rowles’ co-adviser; civil, architectural and environmental engineering professor Mary Jo Kirisits; and Andrei Dolocan, a senior research scientist at the Texas Materials Institute.

[출처 = The University of Texas at Austin(https://news.utexas.edu/2023/10/25/pottery-becomes-water-treatment-device-for-navajo-nation/) 2023년 10월 25일]