Solar disinfection - Missing links in technical and social effectiveness: cold temperature, endospores and technology transfer

Abstract

Solar disinfection (SODIS) is an extremely inexpensive drinking-water treatment method used in developing countries. It is based on disinfection due to detrimental effects of ultraviolet radiation on microbes. This multidisciplinary study looked at three identified issues regarding SODIS: unknown effectiveness in cold climates, poor performance in bacterial endospore disinfection and key factors hampering technology transfer of SODIS. Endospores are a problem in water treatment, because they are extremely UV resistant and some of them are disease causing. First, cold condition performance of SODIS was studied by exposing bacteria (coliforms, enterococci and Vibrio spp.) to natural solar radiation in different temperatures in commercial polyethylene bags. Second, disinfection enhancement of Bacillus pumilus endospores was attempted with widely available materials mimicking components of advanced oxidation processes (AOP). These materials were honey, lemon juice, iron and copper. Additionally, removing endospores from water by Moringa seed coagulation was studied. Third, technology transfer mechanisms of SODIS were researched through interviewing SODIS experts and advocates: scientists, NGO officials and governmental development project staff (GO officials).

Adequate disinfection of all studied bacteria was reached in all tested temperatures, including a SODIS experiment with 0 — 6 °C water. However, none of the tested materials was effective in enhancing endospore disinfection of SODIS. Furthermore, technology transfer of SODIS may suffer mainly from lack of credibility towards the method from potential users as well as promoters. This has partly led to low promotion rates, even when SODIS is included in official policies of organizations.

Veden desinfiointi auringonvalolla (SODIS) on hyvin edullinen kehitysmaissa käytetty vedenpuhdistusmenetelmä. Menetelmän desinfioiva teho perustuu ultraviolettivalon mikrobeja vaurioittavaan vaikutukseen. Tämä monitieteinen tutkimus keskittyi kolmeen menetelmää koskevaan kysymykseen: epätietoisuus menetelmän toimivuudesta kylmissä oloissa, toimimattomuus bakteeri-itiöiden desinfioinnissa ja teknologiansiirtoa rajoittavat keskeisimmät tekijät. Itiöt ovat ongelmallisia vedenpuhdistuksessa, koska ne ovat äärimmäisen vastustuskykyisiä UV-valolle ja osa niistä on tautia-aiheuttavia. Ensinnäkin, menetelmän toimivuutta kylmissä oloissa testattiin altistamalla bakteereja (koliformit, enterokokit ja vibriot) luonnolliselle auringonvalolle eri lämpötiloissa kaupallisissa polyetyleenipusseissa. Toiseksi tutkittiin Bacillus pumilus -itiöiden desinfioinnin tehostusta helposti saatavilla materiaaleilla, joilla imitoitiin tehostetuissa hapetusprosesseissa käytettyjä komponentteja. Kyseiset materiaalit olivat hunaja, sitruunamehu, rauta ja kupari. Tämän lisäksi itiöitä yritettiin poistaa vedestä koaguloimalla Moringa-kasvin siemenjauheella. Kolmantena menetelmän teknologiansiirron mekanismeja kartoitettiin haastattelemalla SODIS-asiantuntijoita ja -edustajia, eli tutkijoita sekä kansalaisjärjestöjen ja kansallisten kehitysohjelmien projektityöntekijöitä.

Kaikkien tutkittujen bakteereiden kohdalla saavutettiin kohtuullinen desinfiointitehokkuus kaikissa tutkituissa lämpötiloissa, mukaan lukien vedessä, jonka lämpötila oli 0 — 6 °C. Toisaalta, mikään testatuista materiaaleista ei merkittävästi tehostanut itiöiden desinfiointia. Teknologiansiirron kartoituksessa selvisi, että SODIS-menetelmän leviämistä saattaa estää lähinnä potentiaalisten käyttäjien ja SODIS-edustajien kokema uskottavuuden puute menetelmää kohtaan. Tämä on osittain johtanut matalaan promootiotasoon, jopa niissä tapaukissa, joissa SODIS on osa järjestöjen virallisia toimintaperiaatteita.