Дипика изобрела систему очистки воды. Опыты с кишечной палочкой она проводила на кухне

Ее сверстники собирали дождевые капли

Прадип и Мина Куруп переехали в США до рождения дочери: отец семейства, профессор гражданского строительства, устроился преподавателем в Массачусетский университет в Лоуэлле. Дочь родилась в Нашуа, втором по размеру после Манчестера городе штата, благополучном и благоустроенном. Когда девочка немного подросла, каждое лето семья летала в гости к бабушкам и дедушкам в Индию. 

Там маленькая Дипика регулярно сталкивалась с жизнью, совсем непохожей на ту, к которой она привыкла дома: бедность, антисанитария, голодные и больные дети… Больше всего ее поражало, как сверстники в деревнях южного штата Керала, где родилась ее мама, собирают в миски дождевые капли, процеживают через песок и марлю и кипятят в горшках и кастрюлях, чтобы получить хотя бы немного чистой воды. В своем родном Нашуа девочка привыкла пить воду из-под крана, поэтому ее пугало подобное зрелище. 

Бабушки и дедушки не хотели покидать родную страну, поэтому каждый год семья Куруп возвращалась в Нашуа без них, чтобы на следующий год вновь отправиться в путь. В Америке Дипика жила жизнью обычного ребенка из обеспеченной семьи: играла на скрипке, занималась айкидо, ходила в школу. 

В Индии, где традиционные ценности сильны, женщинам сложнее пробиваться в таких сферах, как бизнес и наука, но в США у Дипики были такие же шансы, как у любого мальчика из ее класса.

— Я всегда была любопытной. С возрастом я начала замечать, что наука повсюду. Она обладает силой, приводит нас к открытиям, которые способны изменить мир, — говорила девочка. 

Опыты на кухне и в гараже

В средней школе Дипика узнала о существовании научных конкурсов и ярмарок для подростков и загорелась идеей с помощью такой ярмарки реализовать свои мечты об изобретательстве. Ей хотелось придумать что-то для обеспечения бедных людей чистой водой. Родители объяснили ей: в Индии проблемы очистки воды связаны с нехваткой электричества, хлорирование же воды опасно для здоровья и требует немалых затрат. Поэтому Индии и подобным ей странам был нужен иной способ, который был бы максимально дешевым, простым и многократно воспроизводимым без сложного оборудования. 

Традиционный метод обеззараживания воды в таких условиях, рекомендованный ВОЗ, называется SODIS (Solar Water Disinfection). Прозрачные канистры с водой оставляют минимум на 6 часов на солнце, и, благодаря УФ-излучению и нагреву, вредоносные бактерии частично уничтожаются. Он, к сожалению, несовершенен, но зато бесплатен.  

Дипика обратилась к учебникам по химии и выяснила, что на базе SODIS можно выполнять более быструю и гораздо более качественную очистку воды, если использовать метод гетерогенного фотокатализа. Это химический процесс, при котором химическую реакцию стимулируют одновременно и солнечный свет, и химический катализатор, который находится в ином агрегатном состоянии, чем реагирующие вещества. Это твердый стержень из смеси портландцемента с диоксидом титана и оксидом цинка. Опускание такого стержня в воду при солнечном свете ускоряло реакцию от 6 часов до получаса, и протекала она настолько бурно, что уничтожала большую часть бактерий и вредных веществ, превращая их в безобидный осадок. 

Чтобы стержень плавал в воде, Дипика установила на него полые стеклянные микросферы, пропускающие УФ-лучи. Тест-индикатором стал органический краситель метиленовый синий: его обесцвечивание показывает скорость распада органики. Биологический тест проводился на воде, загрязненной бактериями группы кишечной палочки Total Coliform. Прототип изобретения снизил концентрацию бактерий с 8000 КОЕ (колониеобразующих единиц) до 50 КОЕ, показав превосходство над обычным методом дезинфекции. 

Все опыты девочка проводила на кухне и в семейном гараже.

Сначала Дипика использовала металлические катализаторы в виде порошков и не понимала, какой формфактор будет удобнее. Отец хотел подсказать ей, но удержал себя, и девочка сама нашла подходящее решение в одной из найденных в открытом доступе научных работ, посвященных катализу. 

Обновленная версия и Гарвард

Изобретение в его первой генерации принесло 14-летней Дипике Куруп 1-е место на национальном конкурсе Discovery Education 3M Young Scientist Challenge в 2012 году. Организатором конкурса выступил крупный американский холдинг 3M (Minnesota Mining and Manufacturing Company), основанный в 1902 году. Ее вместе с еще 9 финалистами выбрали среди более чем 35 тысяч участников; кроме защиты проекта, финалистам предложили серию «быстрых челленджей», где перед ними ставили задачу, на которую нужно было предложить нестандартное научное решение. Таким образом организаторы проверяли живость ума каждого финалиста, которая доказывала, что он сам придумал и разработал свой проект. 

Вместе с кубком девушка получила титул «Лучший молодой ученый Америки» и 25 тысяч долларов, которые отложила на обучение в вузе. 

— Доступ к чистой воде — это базовое право человека. Он не должен быть роскошью, зависящей от того, где именно на этой планете вы родились, — говорила она в своей речи на защите проекта.

После победы ее пригласили на White House Science Fair — фестиваль лучших разработок для школьников и молодежи со всей страны. Два года спустя Дипика доработала свое изобретение. Первый прототип образца 2012 года представлял собой монолитный цементный блок. Он работал, но имел один недостаток: вода очищалась только при непосредственном контакте с внешней поверхностью блока.

Она полностью переработала стержень, новый композит получился похожим по структуре на кораллы или морскую губку, вода протекала сквозь него, увеличивая площадь соприкосновения. Также старшеклассница добавила легирование нитратом серебра, что сместило порог поглощения катализатора: теперь реакция шла не только при прямом попадании солнечного УФ-излучения, но и при обычном рассеянном солнечном свете.

Новая система показала 98% очистки от бактерий сразу же в момент фильтрации. А если отфильтрованную воду оставляли на солнце на диске из ее композита, то 100%-е уничтожение бактерий достигалось всего за 15 минут.

Обновленная версия впервые предстала перед широкой аудиторией в 2014 году на всемирном конкурсе Stockholm Junior Water Prize, который посвящен технологиям, связанным с водой. Сначала Дипика выиграла региональный отбор, получив 10 тысяч долларов и поездку в Швецию, на финал конкурса; всего в финал прошло 30 детей из разных стран мира.

Главный приз в Швеции достался не Дипике, и она еще раз отправила свой проект на конкурс — на этот раз на Google Science Fair 2015. Там она вошла в число 20 финалистов и получила особую награду — National Geographic Explorer Award, и ее призом стал познавательный тур на Галапагоссы с National Geographic. 

После этого девушка отправилась учиться в Гарвард сразу на две специальности — нейробиологию и глобальное здравоохранение.

Закончила два вуза и основала стартап

Городской совет Нашуа после многочисленных побед девушки издал резолюцию, признающую ее заслуги на национальном уровне. К официальной благодарности прилагался грант для ее школы на развитие естественно-научного образования.

— Дипика Куруп прославила наш город на всю страну. Ее победы — это гордость для Нашуа и пример для всех студентов Нью-Гэмпшира. Мы невероятно рады, что в наших школах растут ученые такого масштаба, — высказалась Доннали Лозо, мэр Нашуа.

Две параллельных учебных программы Гарварда Дипика совмещала со своим стартапом.

Полученные награды показали ей, что стоит продолжать его развивать, и создали ей репутацию, без которой запустить настоящее производство было бы сложнее. Ей удалось получить в США патент на технологию и рекомендации от организаторов научных ярмарок, где был представлен ее проект. Она презентовала его также на научных конференциях TED Talks.

Так на свет появилась некоммерческая организация Catalyst for World Water, в которой работают люди из разных уголков света — США, Европы, Индии. На летних каникулах Дипика, как и в детстве, снова начала ездить в Индию, но теперь как основательница экологического стартапа. Она проводила испытания своей системы очистки воды, регистрируя результаты. Она дарила прототипы жителям деревень, где ситуация с чистой водой была наиболее тяжелой. 

— Теоретически можно использовать мой композит вечно. Катализатор не расходуется в процессе химической реакции, и это делает технологию по-настоящему устойчивой, — говорила Дипика о своем изобретении. 

Закончив Гарвард, она продолжила образование, отправившись в Стэнфорд. Там она получила диплом врача и степень MbA в бизнес-школе, став магистром делового администрирования. Вторую специализацию она выбрала ради более эффективного продвижения компании Catalyst for World Water.

Сегодня основное место работы Дипики Куруп — бостонская детская больница, главная учебная база Гарвардской медицинской школы. Там она работает врачом-педиатром и одновременно практикующим наставником для студентов, будущих докторов. Главным же регионом для нее остается Индия: у нее есть подписанные контракты с местными органами самоуправления в штате Керала, где в детстве она проводила лето с бабушкой и дедушкой.

Источники: ted.com, en.wikipedia.org, congress2026.eventscribe.net, youngpearselab.bwh.harvard.edu, fastcompany.com, browngirlmagazine.com, rejectedprincesses.com, deepikakurup.com, patents.google.com