インドで見た水危機 光触媒で世界を変える女子高生の挑戦

テクノロジー

Deepika Kurup has been determined to solve the global water crisis since she was 14 years old, after she saw kids outside her grandparents’ house in India drinking water that looked too dirty even to touch. Her research began in her family kitchen — and eventually led to a major science prize. Hear how this teenage scientist developed a cost-effective, eco-friendly way to purify water.

14歳のとき、ディーピカ・クルップは祖父母の家の外で、インドの子どもたちが触れるにも汚すぎるような水を飲んでいるのを見て以来、世界的な水の危機を解決することを決意しました。

彼女の研究は家族の台所で始まり、最終的には主要な科学賞を受賞するまでに至りました。この10代の科学者が水を浄化するための費用対効果の高い、環境にやさしい方法を開発した経緯を聞いてください。

タイトル A young scientist’s quest for clean water
若い科学者のきれいな水の探求
スピーカー ディーピカ・クルップ
アップロード 2017/02/18
スポンサーリンク

「若い科学者のきれいな水の探求(A young scientist’s quest for clean water)」の文字起こし

Every summer, my family and I travel across the world, 3,000 miles away to the culturally diverse country of India. Now, India is a country infamous for its scorching heat and humidity. For me, the only relief from this heat is to drink plenty of water.

While in India, my parents always remind me to only drink boiled or bottled water, because unlike here in America, where I can just turn on a tap and easily get clean, potable water, in India, the water is often contaminated. So my parents have to make sure that the water we drink is safe. However, I soon realized that not everyone is fortunate enough to enjoy the clean water we did.

Outside my grandparents’ house in the busy streets of India, I saw people standing in long lines under the hot sun, filling buckets with water from a tap. I even saw children, who looked the same age as me, filling up these clear plastic bottles with dirty water from streams on the roadside. Watching these kids forced to drink water that I felt was too dirty to touch changed my perspective on the world. This unacceptable social injustice compelled me to want to find a solution to our world’s clean water problem.

I wanted to know why these kids lacked water, a substance that is essential for life. And I learned that we are facing a global water crisis. Now, this may seem surprising, as 75 percent of our planet is covered in water, but only 2.5 percent of that is freshwater, and less than one percent of Earth’s freshwater supply is available for human consumption.

With rising populations, industrial development, and economic growth, our demand for clean water is increasing, yet our freshwater resources are rapidly depleting. According to the World Health Organization, 660 million people in our world lack access to a clean water source. Lack of access to clean water is a leading cause of death in children under the age of five in developing countries, and UNICEF estimates that 3,000 children die every day from a water-related disease.

So after returning home one summer in eighth grade, I decided that I wanted to combine my passion for solving the global water crisis with my interest in science. So I decided that the best thing to do would be to convert my garage into a laboratory.

Actually, at first I converted my kitchen into a laboratory, but my parents didn’t really approve and kicked me out. I also read a lot of journal papers on water-related research, and I learned that currently in developing countries, something called solar disinfection, or SODIS, is used to purify water.

In SODIS, clear plastic bottles are filled with contaminated water and then exposed to sunlight for six to eight hours. The UV radiation from the sun destroys the DNA of these harmful pathogens and decontaminates the water. Now, while SODIS is really easy to use and energy-efficient, as it only uses solar energy, it’s really slow, as it can take up to two days when it’s cloudy. So in order to make the SODIS process faster, this new method called photocatalysis has recently been used.

So what exactly is this photocatalysis? Let’s break it down: “photo” means from the sun, and a catalyst is something that speeds up a reaction. So what photocatalysis is doing is it’s just speeding up this solar disinfection process. When sunlight comes in and strikes a photocatalyst, like TiO2, or titanium dioxide, it creates these really reactive oxygen species, like superoxides, hydrogen peroxide, and hydroxyl radicals. These reactive oxygen species are able to remove bacteria and organics and a whole lot of contaminants from drinking water.

But unfortunately, there are several disadvantages to the way photocatalytic SODIS is currently deployed. See, what they do is they take the clear plastic bottles and they coat the inside with this photocatalytic coating. But photocatalysts like titanium dioxide are actually commonly used in sunscreens to block UV radiation. So when they’re coated on the inside of these bottles, they’re actually blocking some of the UV radiation and diminishing the efficiency of the process. Also, these photocatalytic coatings are not tightly bound to the plastic bottle, which means they wash off, and people end up drinking the catalyst. While TiO2 is safe and inert, it’s really inefficient if you keep drinking the catalyst because then you have to continue to replenish it, even after a few uses.

So my goal was to overcome the disadvantages of these current treatment methods and create a safe, sustainable, cost-effective, and eco-friendly method of purifying water. What started off as an eighth-grade science fair project is now my photocatalytic composite for water purification. The composite combines titanium dioxide with cement. The cement-like composite can be formed into several different shapes, which results in an extremely versatile range of deployment methods. For example, you could create a rod that can easily be placed inside water bottles for individual use or you could create a porous filter that can filter water for families. You can even coat the inside of an existing water tank to purify larger amounts of water for communities over a longer period of time.

Now, over the course of this, my journey hasn’t really been easy. You know, I didn’t have access to a sophisticated laboratory. I was 14 years old when I started, but I didn’t let my age deter me in my interest in pursuing scientific research and wanting to solve the global water crisis. See, water isn’t just the universal solvent. Water is a universal human right. And for that reason, I’m continuing to work on this science fair project from 2012 to bring it from the laboratory into the real world. And this summer, I founded Catalyst for World Water, a social enterprise aimed at catalyzing solutions to the global water crisis.

Alone, a single drop of water can’t do much, but when many drops come together, they can sustain life on our planet. Just as water drops come together to form oceans, I believe that we all must come together when tackling this global problem. Thank you.

「若い科学者のきれいな水の探求(A young scientist’s quest for clean water)」の和訳

毎年夏、私の家族と私は地球の反対側、3,000マイル離れた多文化の国インドに旅行します。インドはその猛暑と湿気で悪名高い国です。私にとって、この暑さから逃れる唯一の方法はたくさんの水を飲むことです。

インドにいる間、両親はいつも私に、沸かした水かボトルの水だけを飲むようにと注意します。アメリカでは蛇口をひねればすぐに清潔で飲用可能な水が手に入りますが、インドでは水がしばしば汚染されているためです。両親は私たちが飲む水が安全であることを確認しなければなりません。しかし、すぐに気づいたのは、すべての人が私たちのように清潔な水を享受できるわけではないということです。

祖父母の家の外の忙しい通りでは、人々が暑い日差しの下で長い列を作り、水道の蛇口からバケツに水を汲んでいるのを見ました。私と同じくらいの年齢の子供たちが、道端の小川から汚れた水を透明なプラスチックボトルに汲んでいるのを見ました。これらの子供たちが汚い水を飲まなければならないのを見て、私の世界観が変わりました。この受け入れがたい社会的不正義に対して、私は世界の水問題を解決するために何かをしたいと思うようになりました。

なぜこれらの子供たちが水を得ることができないのかを知りたくなり、世界が水危機に直面していることを学びました。私たちの惑星の75%が水で覆われていますが、そのうちの2.5%しか淡水ではなく、地球の淡水供給の1%未満しか人間が消費可能な水ではありません。

人口増加、工業開発、経済成長に伴い、私たちの清潔な水の需要は増加していますが、淡水資源は急速に枯渇しています。世界保健機関によれば、世界中で6億6千万人が清潔な水源にアクセスできません。発展途上国では、5歳未満の子供の死因の主要な原因は清潔な水へのアクセス不足であり、ユニセフは毎日3,000人の子供が水関連の病気で死亡していると推定しています。

8年生の夏に帰国した後、私は世界の水危機を解決する情熱を科学への興味と結びつけたいと思いました。それで、私のガレージを実験室に変えることにしました。

実際には最初はキッチンを実験室にしましたが、両親はそれをあまり気に入らず、追い出されました。また、水に関連する研究の論文をたくさん読み、現在発展途上国ではソーラー消毒(SODIS)と呼ばれる方法が使用されていることを学びました。

SODISでは、透明なプラスチックボトルに汚染された水を入れ、太陽光に6〜8時間さらします。太陽の紫外線が有害な病原体のDNAを破壊し、水を浄化します。SODISは非常に簡単でエネルギー効率が高いですが、曇りの日には最大2日かかることもあり、非常に遅いです。このプロセスを速くするために、最近光触媒という新しい方法が使用されています。

光触媒とは何かを説明しましょう。「光」は太陽から、「触媒」は反応を速めるものを意味します。光触媒は太陽光を利用してこのソーラー消毒プロセスを速めるのです。太陽光が光触媒、例えば二酸化チタン(TiO2)に当たると、スーパーオキシドや過酸化水素、ヒドロキシルラジカルのような非常に反応性の高い酸素種を生成します。これらの反応性酸素種は、飲料水から細菌や有機物、その他の汚染物質を除去することができます。

しかし、現在の光触媒SODISの方法にはいくつかの欠点があります。透明なプラスチックボトルの内側に光触媒コーティングを施しますが、TiO2のような光触媒は実際には日焼け止めに使用されることが多く、紫外線を遮断します。したがって、ボトルの内側にコーティングすると、一部の紫外線が遮られ、プロセスの効率が低下します。また、これらの光触媒コーティングはプラスチックボトルにしっかりと結合していないため、洗い流され、人々が触媒を飲むことになります。TiO2は安全で不活性ですが、触媒を飲み続けると効率が悪くなり、数回の使用後には補充が必要です。

私の目標は、これらの現在の処理方法の欠点を克服し、安全で持続可能、費用対効果が高く、環境に優しい水浄化方法を作ることでした。8年生の科学フェアプロジェクトとして始まったものが、現在では私の光触媒複合材料による水浄化法となっています。この複合材料は、二酸化チタンとセメントを組み合わせたもので、さまざまな形状に成形することができ、非常に多用途な展開方法を持ちます。例えば、個人用の水ボトルに簡単に入れることができる棒状のものや、家族用の水を浄化するための多孔質フィルター、さらには大きな水タンクの内側にコーティングして、コミュニティ全体の水を長期間浄化することもできます。

この過程で、私の旅は決して簡単ではありませんでした。14歳で始めたとき、洗練された実験室にはアクセスできませんでした。しかし、私は年齢に関係なく、科学研究を追求し、世界の水危機を解決したいという興味を失わずにいました。水は単なる万能溶媒ではなく、普遍的な人権なのです。そのため、2012年の科学フェアプロジェクトを現実の世界に持ち込むために取り組み続けています。そしてこの夏、私はCatalyst for World Waterという社会企業を設立し、世界の水危機に対する解決策を推進しています。

一滴の水だけでは大したことはできませんが、多くの滴が集まれば、地球上の生命を支えることができます。水滴が集まって海を形成するように、このグローバルな問題に取り組む際には、私たち全員が一緒になる必要があると思います。ありがとうございました。

タイトルとURLをコピーしました