Naujoji oro valymo technologija sužavėjo NASA: prasideda „šaltosios plazmos era“

Turbūt dar iš fizikos pamokų prisimenate, kad medžiagos gali būti keturių būsenų – tai kieti kūnai, skysčiai, dujos ir plazma. Ir jei pirmos trys būsenos visiems aiškios ir sutinkamos kasdieniniame gyvenime, tai su plazma jau kiek kitaip – daugeliui tai egzotiška medžiagos forma, nors iš tikro, plazma yra dažniausia materijos būsena visatoje. Plazmą surastume žvaigždėse, tarpžvaigždinėje erdvėje, Žemės jonosferoje ir net kasdieniniame gyvenime – bet kokia atvira liepsna yra dalinė plazma. O ar įsivaizduojate, kas nutiktų jūsų kūnui, jeigu patektumėte į tikrą plazmos lauką?

Iliustracijose matome „Novaerus“ įrenginio tinklelio paviršiuje susidarantį plazmos lauką, išdidintą skenavimo mikroskopu. Ji parodo unikaliai destruktyvų plazmos lauko poveikį. Jeigu pakeistume mastelį, padidindami mikroorganizmus iki žmogaus dydžio, kiekvieno „žaibo“ ilgis būtų 4 km. Toks plazmos laukas akimirksniu naikina visus į jį patekusius mikroorganizmus
©Novaerus

Šaltoji plazma

Jei mintyse plazma asocijuojasi tik su dideliu atviros liepsnos ar žvaigždės karščiu, tai atsakymas labai paprastas – turėtumėte sudegti. Bet jei pakliūtumėte į šaltosios plazmos lauką?

Tikrai taip, egzistuoja ne tik karštoji, bet ir šaltoji plazma.

Plazma susidaro tuomet, kai paprasčiausios dujos jonizuojamos ir susiformuoja praktiškai vienodas teigiamųjų ir neigiamųjų krūvių tankis. Priešingo krūvio dalelės visomis išgalėmis bando vėl susijungti, tačiau to negali padaryti, kol yra plazmą kuriantis poveikis. Kai tik poveikis pranyksta, visos dalelės kaip magnetai sulimpa tarpusavyje ir dujos vėl tampa tokios kaip anksčiau – tarsi nė nebūtų nieko įvykę.

Dujų jonizaciją ir plazmos susidarymą gali sukelti ne tik kaitinimas, bet ir įvairių rūšių spinduliavimas (ultravioletiniai, rentgeno spinduliai, Saulės spinduliai), dujų atomų bombardavimas greitomis įelektrintosiomis dalelėmis, dujo išlydžio metu. Tada gaunama vadinamoji žemos temperatūros plazma.

Nors šaltoje plazmoje elektronai įkaitinami iki tūkstančių laipsnių, tačiau kai plazmoje esančių jonų tankis nedidelis, plazmos šiluma perduodama nejonizuotoms molekulėms ir taip ji atvėsta iki žmogaus organizmui priimtinos temperatūros.

Kodėl susidomėjo NASA?

Tad kas nutinka gyviems organizmas, kurie patenka į šaltosios plazmos lauką? Atsakymas kur kas sudėtingesnis, nei atrodo iš pirmo žvilgsnio ir jis sudomino net ir NASA „Ames Research Center“ laboratorijos mokslininkus.

O pati susidomėjimo priežastis ne tik labai paprasta, bet ir labai įdomi.

2006 m. niekam dar nežinoma kompanija „Novaerus“ sukūrė ir užpatentavo šaltosios plazmos technologiją, skirtą oro sterilizavimui. Nuo 2008 m. prasidėjo technologijos klinikiniai bandymai Europoje ir dar po kelių metų buvo sukurtas neįtikėtinai efektyvus oro sterilizatorius be jokių šalutinių poveikių žmogui.

Jeigu kada nors domėjotės oro valymo įrenginiais, turbūt pastebėjote, kad rinkoje yra įvairiausių oro filtrų ir sterilizatorių, tačiau visi turi aiškų trūkumą. Net patys geriausi HEPA/EPA filtrai visiškai nesulaiko virusų ir kitų kenksmingų mažiausių dalelių, o tai ką sulaiko, nesunaikina, tik kaupia savyje. Tačiau jie vieninteliai visiškai nekenksmingi žmogaus sveikatai, todėl iš bėdos ir dabar naudojami ligoninėse bei kosminiuose laivuose.

Kitos, kur kas agresyvesnės oro valymo ir sterilizavimo priemonės – elektrostatiniai nusodintuvai, ozono generatoriai, jonizatoriai, UV spindulių lempos, vandenilio peroksido generatoriai turi tiek daug šalutinių poveikių (skleidžia ypač toksišką ozoną, žaizdas trukdančius gyti laisvuosius radikalus ar pavojingus UV spindulius), jog visiškai saugiai gali būti naudojami tik patalpose, kuriose nėra žmonių. Nors jonizatorių gamintojai labai stengiasi įrodyti, kad jų produkcija sveikatai visiškai nekenksminga, tačiau jų nerasite jokioje oficialioje gydymo įstaigoje ir tuo labiau kosminėse stotyse – kartu su jonais jie išskiria nors ir nedaiug, bet ilgainiui galintį pakenkti ozoną, o ir jonų pertekliaus poveikis sveikatai – vis dar labai daug diskusijų keliantis klausimas.

Ir štai tarsi iš niekur pasirodo kompanija „Novaerus“, kuri skelbia, kad sukūrė tokį oro sterilizatorių, kuris naikina be išimties visus patogenus – mažiausius virusus, bakterijas, sporas, grybelius ir net lakiuosius organinius junginius, skleidžiamus įprastinių valymo priemonių, dažų, lakuotų paviršių ir t. t., o tuo pačiu į aplinką neskleidžia absoliučiai jokio ozono, UV spindulių ar jonų.

Kaip gi jiems tai pavyksta? Surasti atsakymą į šį klausimą ir panoro NASA.

„Tikrasis pragaras Žemėje“

Visų smulkmenų apie „Noaverus“ taikomą technologiją niekas neviešina – tai patentuota sistema. Tačiau pats principas – jokia ne paslaptis. Kaip rašoma novaerus.lt tinklapyje, kompanijos gaminamuose sterilizatoriuose tarp dviejų elektrodų, kurie atskirti stikliniu dielektriku, praleidžiama elektros srovė. Tarp elektrodų susiformuoja stiprus ir uždaras magnetinis laukas, o jo viduje esantis oras akimirksniu virsta šaltąja plazma. Tiksliais matavimais nustatyta, jog „Novaerus“ prietaisų kuriama plazma nepasklinda toliau kaip 2 cm nuo išorinio elektrodo paviršiaus.

Prietaiso viduje įmontuotas ventiliatorius pučia patalpos orą, kuris juda pro plazmos lauką, kuriamą elektrodų barjero. Kad išsiaiškintų, kad gi nutinka mikroorganizmams, kurie su patalpos oru patenka į šį plazmos lauką, NASA pasitelkė elektroninį mikroskopą ir nieko bloga neįtariančias E. Coli bakterijas. Eksperimento pradžioje, bakterijos buvo atskirtos nuo savo įprastinės terpės ir išplautos sūrime. Po to atlikti kontroliniai tyrimai, rodantys, kas nutinka bakterijas sterilizuojant tradicinėmis priemonėmis - karščiu ir ozonu. Žemiau esančiose nuotraukose atkreipkite dėmesį, jog matoma tik išorinė fluorescencija, tačiau nėra jokių esminių struktūrinių pakitimų – pastebimas tik išdžiūvimas ir oksidacija. Ir pagaliau pereita prie „Novaerus“ šaltosios plazmos – tyrimai su mikroskopu parodė, kad bakterijos plazmoje patiria neįtikėtinos destrukcijos poveikius, o įdomiausia, jog NASA pavyko juos visus atskirti ir atskirai identifikuoti.

Mokslininkai stebėjo, kaip bakteriją ištempia ir deformuoja elektromagnetinis laukas – šis procesas vadinamas elektroporacija. Tuo pat metu vyksta ir kiti ne ką mažiau destrukciniai procesai – bakterijos bombarduojamos elektronais, oksiduojamos, ėsdinamos, švitinamos fotonais. Galiausiai visi naikinamieji procesai per milisekundę pasikartoja tūkstančius kartų, todėl, kai bakterija pereina per plazmos lauką, iš jos faktiškai nieko nebelieka – sunaikinamos net DNR grandinės, tad pranykus genetinei medžiagai, negali būti nė kalbos apie jokią regeneraciją.

Suskaidyti virusų ir bakterijos likučiai virsta nepavojingomis dulkėmis. Žemiau pateiktų NASA nuotraukų serija rodo, kuo skiriasi sveika bakterija, nuo bakterijos, ištvėrusios aukštos temperatūros, ozono ir šaltosios plazmos sterilizaciją.

NASA eksperimente dalyvavusi E. Coli bakterija: a) visiškai sveika bakterija po išplovimo sūrime ir atskyrimo nuo natūralios terpės; b) po tradicinės 2 val. trukmės sterilizacijos karščiu prie 160 laipsnių pagal Celsijų; c) po 2 val. trukmės sterilizacijos ozonu apie 350 000 ppb; d) bakterija po 0,002 sek. trukmės plazmos sterilizacijos
©NASA „Ames Research Center“

Galima neabejoti, jog tas pats nutiktų ir žmogui, jei tik jis patektų į atitinkamo dydžio ir galios šaltosios plazmos lauką. Tad geriau tokių vietų vengti – visa laimė, kad didelės galios šaltoji plazma kasdieniniame gyvenime sutinkama labai retai.

Dar viena įdomi šaltosios plazmos savybė ta, kad nors joje yra daugybė jonizuotų dujų, šiek tiek laisvųjų elektronų, net ir ozono, tačiau niekas iš šių medžiagų nepatenka į aplinką – visos dalelės ypač stipriai suveržtos plazmą kuriančio poveikio ir tarpusavio jėgų. Be ypač galingo išorės poveikio pasprukti iš tokios uždaros sistemos neįmanoma jokiems jonams ir kitoms sveikatai pavojingoms dalelėms. Jei kada domėjotės jonizatoriais, turbūt atkreipėte dėmesį, jog jų aprašymuose taip pat minima „šaltoji plazma“ ir tuo pačiu, garantuojami į aplinką skleidžiami „ypač sveiki jonai“. Tačiau tikra šaltoji plazma į aplinkę jokių įelektrintų dalelių neskleidžia, tad šituos teiginius tenka laikyti paprasčiausiais rinkodaros triukais.

Turbūt įdomu, kuo baigėsi aprašytas NASA eksperimentas. O baigėsi kiek netikėtai – NASA pasiūlė „Novaerus“ kompanija pasirašyti bendradarbiavimo sutartis dėl šios technologijos vystymo ir pritaikymo kosminiuose laivuose. Įdomu tai, jog pati „Novaerus“ apie kosminę ateitį niekada negalvojo – ji kūrė oro sterilizatorius kur kas žemiškesniems tikslams – medicinos įstaigoms, viešosioms erdvėms, namų naudotojams.