Perangkat tenaga surya dapat mensterilkan peralatan medis di area off-grid tanpa perlu listrik
Engine

Perangkat tenaga surya dapat mensterilkan peralatan medis di area off-grid tanpa perlu listrik


Autoklaf, yang digunakan untuk mensterilkan peralatan medis, membutuhkan pasokan uap panas bertekanan yang stabil. Para peneliti di MIT dan Institut Teknologi India telah menemukan cara untuk menghasilkan uap tersebut secara pasif, hanya dengan menggunakan kekuatan sinar matahari, untuk membantu memelihara peralatan yang aman dan steril dengan biaya rendah di lokasi terpencil. Foto ini menunjukkan contoh autoclave baru yang dikembangkan oleh para peneliti. Kredit: Atas kebaikan para peneliti. Diedit oleh MIT News.

Autoclave, perangkat yang digunakan untuk mensterilkan peralatan medis di rumah sakit, klinik, dan kantor dokter serta dokter gigi, membutuhkan pasokan uap bertekanan yang stabil pada suhu sekitar 125 derajat Celcius. Ini biasanya disediakan oleh ketel uap bertenaga listrik atau bahan bakar, tetapi di banyak daerah pedesaan, terutama di negara berkembang, listrik tidak dapat diandalkan atau tidak tersedia, dan bahan bakar mahal.

Sekarang, tim peneliti di MIT dan Institut Teknologi India telah menemukan cara untuk menghasilkan uap yang dibutuhkan secara pasif, hanya dengan menggunakan tenaga sinar matahari, tanpa perlu bahan bakar atau listrik. Perangkat, yang akan membutuhkan kolektor surya sekitar 2 meter persegi (atau yard) untuk menyalakan autoklaf klinik kecil, dapat memelihara peralatan yang aman dan steril dengan biaya rendah di lokasi terpencil. Sebuah prototipe berhasil diuji di Mumbai, India.

Sistem dijelaskan dalam jurnal Joule, dalam makalah oleh mahasiswa pascasarjana MIT Lin Zhao, Profesor MIT Evelyn Wang, Profesor MIT Gang Chen, dan 10 lainnya di MIT dan IIT Bombay.

Kunci dari sistem baru ini adalah penggunaan aerogel transparan secara optik, bahan yang dikembangkan selama beberapa tahun terakhir oleh Wang dan kolaboratornya. Bahan dasarnya adalah busa ringan yang terbuat dari silika, bahan pasir pantai, dan sebagian besar terdiri dari udara. Meski ringan, bahan ini memberikan insulasi termal yang efektif, mengurangi laju kehilangan panas hingga sepuluh kali lipat.

Bahan isolasi transparan ini diikat ke bagian atas dari apa yang pada dasarnya merupakan peralatan siap pakai untuk memproduksi air panas matahari, yang terdiri dari pelat tembaga dengan lapisan hitam penyerap panas, diikat ke satu set pipa di bagian bawah. Saat matahari memanaskan piring, air yang mengalir melalui pipa di bawahnya mengambil panas itu. Namun dengan penambahan lapisan isolasi transparan di bagian atas, ditambah kaca spion aluminium yang dipoles di setiap sisi pelat untuk mengarahkan sinar matahari ekstra ke pelat, sistem ini dapat menghasilkan uap suhu tinggi, bukan hanya air panas. Sistem tersebut menggunakan gravitasi untuk memasukkan air dari tangki ke dalam pelat; uap kemudian naik ke bagian atas selungkup dan disalurkan melalui pipa lain, yang membawa uap bertekanan ke autoklaf. Pasokan uap yang stabil harus dipertahankan selama 30 menit untuk mencapai sterilisasi yang tepat.

Perangkat portabel bertenaga surya untuk mensterilkan peralatan medis di lapangan

Gambar ini menunjukkan transparan, seperti awan, aerogel termal yang mengisolasi autoclave yang digerakkan matahari. Kredit: Lin Zhao

Karena sebagian besar negara berkembang menghadapi keterbatasan ketersediaan listrik yang dapat diandalkan atau bahan bakar yang terjangkau, “kami melihat ini sebagai peluang untuk memikirkan tentang bagaimana kami berpotensi menciptakan sistem berbiaya rendah, pasif, bertenaga surya untuk menghasilkan uap, pada kondisi itu. diperlukan untuk autoclaving atau untuk sterilisasi medis, “jelas Wang, yang merupakan Profesor Teknik Mesin Gail E. Kendall dan kepala departemen teknik mesin.

Bisa menguji sistem di Mumbai adalah bonus, katanya, karena “relevansi dan pentingnya” kota itu sebagai jenis lokasi yang mungkin mendapat manfaat dari peralatan pembangkit uap berbiaya rendah tersebut.

Dalam pengujian di Mumbai, meskipun langit berkabut dan mendung, hanya menyediakan 70 persen insolasi dibandingkan dengan hari yang cerah, perangkat tersebut berhasil menghasilkan uap jenuh yang diperlukan untuk sterilisasi selama periode setengah jam yang diperlukan.

Perangkat portabel bertenaga surya untuk mensterilkan peralatan medis di lapangan

Gambar ini menunjukkan para ilmuwan dari MIT sedang mengevaluasi kinerja perangkat dalam situasi “dunia nyata”, yang dibuat di situs penelitian lapangan di Mumbai, India. Kredit: Lin Zhao

Pengujian dilakukan dengan unit skala kecil, hanya sekitar seperempat meter persegi, seukuran handuk tangan, tetapi hal itu menunjukkan bahwa laju produksi uap cukup untuk unit serupa di suatu tempat antara 1 dan 3 persegi. meter akan cukup untuk menyalakan autoclave benchtop jenis yang biasanya digunakan di kantor dokter, kata Zhao.

Faktor pembatas utama untuk penggunaan praktis perangkat tersebut adalah ketersediaan bahan aerogel. Satu perusahaan, didirikan oleh Elise Strobach Ph.D. ’20, yang merupakan salah satu penulis makalah ini, telah mencoba meningkatkan produksi aerogel transparan, untuk digunakan pada jendela efisiensi termal tinggi. Namun sejauh ini bahan tersebut hanya diproduksi dalam jumlah kecil menggunakan peralatan pengeringan superkritis tingkat laboratorium yang relatif mahal, sehingga adopsi sistem sterilisasi semacam itu secara luas kemungkinan masih beberapa tahun lagi, kata para peneliti.

Video ini menunjukkan pengaturan uji lapangan di Mumbai, India, dan bagaimana uap dihasilkan secara terus menerus selama percobaan. Kredit: Lin Zhao

Karena komponen lain, kecuali aerogel itu sendiri, sudah banyak tersedia dengan biaya rendah di seluruh dunia berkembang, fabrikasi dan pemeliharaan sistem semacam itu pada akhirnya mungkin praktis di area di mana mereka akan digunakan. Suku cadang yang diperlukan untuk prototipe seperempat meter persegi harganya kurang dari $ 40, kata Zhao, jadi sistem yang cukup untuk autoclave kecil biasanya akan menghabiskan biaya $ 160 atau lebih, begitu bahan aerogel yang diperlukan dikomersialkan. “Kalau bisa mendapatkan pasokan aerogel, semuanya bisa dibuat secara lokal, dengan pemasok lokal,” ujarnya.

Proses tersebut juga dapat digunakan untuk berbagai tujuan lain, kata tim tersebut. Misalnya, banyak sistem pemrosesan makanan dan minuman mengandalkan uap suhu tinggi, yang biasanya disediakan oleh boiler bertenaga bahan bakar fosil. Sistem bertenaga surya pasif untuk mengirimkan uap itu akan menghilangkan biaya bahan bakar, dan dengan demikian bisa menjadi pilihan yang menarik di banyak industri, kata mereka.

Pada akhirnya, sistem seperti itu harus jauh lebih hemat biaya daripada sistem yang memusatkan sinar matahari sepuluh kali lipat atau lebih untuk menghasilkan uap, karena sistem tersebut memerlukan cermin dan penyangga yang mahal, dibandingkan dengan kesederhanaan pendekatan berbasis aerogel ini.

“Ini adalah kemajuan yang signifikan,” kata Ravi Prasher, seorang profesor teknik mesin di University of California di Berkeley dan seorang associate director di Lawrence Berkeley National Laboratory, yang tidak terlibat dalam pekerjaan ini. “Menghasilkan uap suhu tinggi dengan efisiensi energi tinggi telah menjadi tantangan. Di sini penulis telah mencapai keduanya.”

“Kualitas penelitiannya sangat tinggi,” tambah Prasher. “Akses ke teknik sterilisasi pasif untuk masyarakat berpenghasilan rendah yang tidak memiliki akses ke listrik yang dapat diandalkan adalah masalah besar. Oleh karena itu, perangkat surya pasif yang dikembangkan oleh tim MIT sangat penting dalam hal itu.”


Generator uap organik murah untuk menjernihkan air


Informasi lebih lanjut:
Joule, Zhao et al .: “Sebuah generator uap tenaga surya tekanan tinggi pasif bersuhu tinggi untuk sterilisasi medis” DOI: 10.1016 / j.joule.2020.10.007,

www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(20)30496-7

Informasi jurnal:
Joule

Disediakan oleh Massachusetts Institute of Technology

Kutipan: Perangkat tenaga surya dapat mensterilkan alat medis di area off-grid tanpa perlu listrik (2020, 18 November) diakses 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-11-solar-device-sterilize-medical- tools.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagu togel