Mis juhtub veega, kui seda pihustada läbi elektrivälja? Hollandi keskkonnakeemik Paul Leenders uurib huvitavat fenomeni, kuidas plasma abil aktiveeritud vesi (plasma activated water, PAW) omandab baktereid hävitava toime. Sellest tehnoloogiast loodetakse kasu saada nii põllumajanduses kui ka meditsiinis.

Plasma on aine neljas olek. Koolis õpetatakse meile enamasti, et ainel on kolm olekut – tahke, vedel ja gaasiline. Suurem osa mateeriast nähtavas universumis on aga neljandas olekus plasma kujul. Aine olek muutub plasmaks juhul, kui gaasilises olekus lisandub sinna energiat. Selles suureneb ioniseeritud osakeste hulk ja sellele tekib oma magnetväli. Plasmal ei ole kindlat kuju ega mahtu, see reageerib tugevalt elektromagnetväljadele ning juhib kergesti energiat. Looduses ei ole plasma sugugi eksootiline nähtus – üks sagedasemaid plasma väljendusi on näiteks välk. Igapäevases elus kohtame plasmat kõige sagedamini näiteks neoontulede või plasmatelerite tehnoloogia osana.

Viimasel paaril aastal on plasma abil aktiveeritud vesi teadlastele väga paeluvaks teemaks osutunud ja üle maailma on paljud füüsikud selle omaduste kohta teadustöid avaldanud. Paul Leenders tutvustas seda ideed ka 2015. aastal TEDx konverentsil Hollandis Arnhemis. Teadlased saavad välgu plasma toimet imiteerida, lastes elektrivoolu läbi elektroodide paari. Tugev elektriline väli ioniseerib õhumolekule ning muudab need pasmaks. Mõjutades vett plasma abil, seob see endaga lämmastikoksiidi ja vesinikperoksiidi molekule, muutub happelisemaks ning suudab võidelda mikroobide vastu.

Taimedele see vesi meeldib

Sisuliselt tähendab see seda, et üsna lihtsate vahendite ja madalate kuludega on võimalik tekitada veest turvaline antibakteriaalne vahend, mis on esimesed 15 minutit pärast aktiveerimist tugevalt baktereid hävitava toimega ning peale seda pikaajaliselt püsiva, veidi nõrgema antibakteriaalse toimega. Sellel veel on suur potentsiaal osutuda mitmes valdkonnas väga kasulikuks.

Leenders jagab enda TEDx konverentsi kõnes kogemust, et tema juhtimisel läbiviidud katsetes püsisid lõikelilled plasma abil aktiveeritud vees oluliselt kauem värsked ja ilusad. Mitme ülikooli koostöös uuriti ka seda, kuidas plasma abil aktiveeritud vesi mõjutab taimede kasvu ning peletab kahjureid ja taimehaigusi. Esialgsed tulemused on paljulubavad: taimedele paistab see vesi meeldivat. Nad kasvavad kiiremini ja on tervemad. Erinevalt põllumajanduskemikaalidest ei jäta aktiveeritud vesi endast keskkonda ja taimedesse toksilisi jääke. Selle kasutamine on turvaline, kuna looduses on see protsess tuttav juba miljoneid aastaid: kui vihma ajal välku lööb, siis sajab plasma abil aktiveeritud vett. Leenders usub, et see meetod võiks asendada peaaegu kõiki herbitsiide, fungitsiide ja sünteetilisi väetisi üle terve maailma.

Seda usku jagavad ka paljud teised teadlased üle maailma. Hiina teadlased leidsid, et korjamise järel seentele pihustatud plasmaga aktiveeritud vesi aitas seentel palju kauem värskena püsida. Vene teadlased on kinnitanud, et see vesi soodustab taimedel seemnest arenemist ning tugeva juurekava kasvatamist. Plasma abil aktiveeritud vesi ei aita küll eemale peletada kahjurputukaid, kuid tugeva ja terve taime puhul on ka kahjurputukate tõrjumine looduslike meetoditega lihtsam.

Lootustandev vahend meditsiinis

Plasma abil aktiveeritud vee võimalikud kasutusvaldkonnad ei piirdu üksnes põllumajandusega. Sellest loodetakse uut turvalist ja tõhusat meetodit ka meditsiinivaldkonna jaoks. Haiglakeskkonnas on steriliseerimine ja bakterite leviku ennetamine olulisem kui kuskil mujal. Arenenud riikides saab hinnanguliselt 7% haiglates viibinud patsientidest sealt endale mõne uue infektsiooni, arenguriikides on see näitaja veel kõrgem. Antibiootikumiresistentsete bakterite probleem haiglates on iga aastaga aina tõsisem ning näitab ühtlasi ka seda, et senised meetodid bakterite tõrjumiseks ei ole piisavalt tõhusad ega turvalised. Samuti on tänapäeval kasutusel olevad desinfitseerimisvahendid kontsentreeritud kujul äärmiselt toksilised.

California ülikooli Berkeley haru professor David B. Graves on teinud palju uuringuid selles vallas, kuidas plasmaga aktiveeritud vett meditsiinis kasutada. Eelkõige oleks seda tehnoloogiat vaja rakendada arengumaades, looduskatastroofide piirkonnas ja lahinguväljadel, kus steriilset vett on keeruline leida. Graves on kommenteerinud, et meditsiiniasutuste jaoks on üks keerulisemaid probleeme infektsioonide kontrollimine piiratud ressurssidega riikides. Hinnanguliselt on nendes maades infektsioonide levik 3–5 korda suurem kui arenenud maades.

Saksa teadlased töötavad juba välja teste, mille abil hinnata plasmaga aktiveeritud vee sobivust meditsiinis steriliseerimiseks. Samal ajal on Ameerika teadlaste meeskond leidnud, et plasmaga aktiveeritud vesi on efektiivne E. coli bakterite hävitamiseks veest. Samuti on leitud, et see aitab hävitada värskes toidukaubas inimese jaoks kahjulikke baktereid.

Tänapäeval ei ole veel avalikkuse ette toodud tehnoloogiat, mis võimaldaks kasutada plasma abil aktiveeritud vett suurtootmises. Kodumajapidamise ja aia jao piisavat veekogust tootvad masinad on aga juba mõnda aega olemas. Nendest on põhjalikult kirjutanud näiteks Aigar Säde.

Vaata lisaks:

Paul Leendersi TEDx kõne: Plasma abil aktiveeritud vesi: looduse vastus keemilistele pestitsiididele

Allikad: TED, Universe Today, Natural News

Foto: ideas.ted.com

Toimetas Katrin Suik