Ученые ищут способ пополнить источники питьевой воды. Во всем мире жгучая нехватка воды. Причем ситуация усугубляется по нарастающей. Так где же взять чистую воду? Идея носится в воздухе. В самом прямом смысле слова — в воздухе содержится, по разным оценкам, от 12 до 16 тысяч кубических километров влаги (или 0,000012% всей воды на Земле).ЧАЙ ИЗ ПАРА

Этот объем можно сравнить с количеством воды в Великих озерах Северной Америки (самом крупном природном хранилище пресной воды в мире).

Кубический метр воздуха содержит (в зависимости от влажности) от 4 до 25 граммов водяных паров. Существующие ныне установки по кондиционированию воды могут собрать в среднем около 20–30% от этого количества. Между тем во многих даже самых бедных и густонаселенных странах мира воздух настолько влажный и теплый, что воду можно брать с минимальными затратами энергии. Самые лучшие условия для этого — в странах, расположенных в пределах 30 градусов широты от экватора.

Так как природа постоянно пополняет запасы воды в воздухе, устройства, производящие ценную жидкость из воздуха, не могут ничем навредить окружающей среде (даже если их будет установлено очень много в каком-то определенном месте). Получается, процесс может идти бесконечно, и работа аппаратов ограничена лишь сроком их службы.

ПРИНЦИП ПОТЕКШЕГО ХОЛОДИЛЬНИКА

Как же работают генераторы атмосферной воды? Первые подобные системы разработаны еще в 1990-х. По сути, они были похожи на систему, что используется для дегидратации воздуха в холодильниках (еще можно вспомнить про дождь из-под кондиционеров в современном мегаполисе). Компрессор заставляет хладагент проходить через хитросплетение трубок, в то же время вентилятор прогоняет над трубками воздух. Если температура охлаждающих спиралей чуть ниже точки росы, около 40% жидкости из воздуха будет конденсироваться на них, стекая в специальный контейнер.

Но то в холодильнике. А в генераторах воды из атмосферы, рассказывает сайт www.membrana.ru, воздух поначалу проходит электростатические фильтры, которые задерживают около 93% взвешенных частиц. Конденсированная вода облучается ультрафиолетовой лампой в течение 30 минут (на этом этапе умирает 99,9% микробов и бактерий), затем отделяется осадок, на угольных фильтрах задерживается около 99,9% вредных летучих органических веществ, а микропористая мембрана отделяет вирусы. Но и это еще не все — каждый час воду в контейнере снова обрабатывают ультрафиолетом. Вода на выходе — чистейшая!

Понятно, что установка таких генераторов предполагает наличие входа воздуха извне помещения. Тут целый букет факторов: как это ни удивительно, атмосферный воздух намного чище «домашнего», а «офисный» уже высушен кондиционерами. Да и собирать влагу из помещения вредно: люди и так страдают от его низкой влажности. Хотя самые маленькие установки при наличии хорошей вентиляции можно поставить на кухне или в ванной. Небольшой генератор почти ничем не отличается от обычной кофеварки, а вырабатывает шесть литров воды. Сколько может стоить такая вода? Многое зависит от места «добычи» и потребности во влаге. Однако все производители заявляют, что стоимость литра оценивается от 1 до 15 американских центов.

ПОПЕЙ ИЗ ВЫХЛОПНОЙ ТРУБЫ

Американских военных специалистов подвигли на поиск новых способов добычи воды из атмосферы тяжелые будни солдат в скупых на влагу пустынях Ирака. Первый из разработанных методов основан на интенсивном впитывании атмосферной влаги жидким хлоридом лития. Полученная смесь затем проходит несколько полупроницаемых мембран, и благодаря эффекту обратного осмоса, вода отделяется от литиевой соли.

Еще круче второй метод — скоро в Ираке будут испытаны три внедорожника, оборудованных системой извлечения воды из выхлопа дизельных двигателей. Идея зиждется на том факте, что в выхлопе содержится немало водорода. В установке он соединяется с кислородом воздуха, порождая воду. Полученную жидкость еще нельзя пить. Но затем она проходит через целый комплекс фильтров, которые удаляют органику, сажу, кислоты, соединения азота и бензол. Интересно, что весь комплекс тратит на свою работу всего 5% мощности двигателя, что сопоставимо с энергией, забираемой кондиционером.

ЖУЧИНАЯ ПОДСКАЗКА

А вот Майкла Рабнера и Роберта Коэна из Массачусетского технологического института на создание наноматериала, эффективно выкачивающего влагу из воздуха, вдохновил жук Stenocara, живущий в пустыне Намиб.

Когда утренний влажный воздух, идущий с Атлантики, достигает пустыни, этот удивительный жук поднимается на вершину дюны, подставляя спину бризу. Спина насекомого «оборудована» выступами, притягивающими воду, и многочисленными канавками с восковым водоотталкивающим покрытием, которые эффективно переправляют осевшую на спине влагу в рот существа. Авторы проекта постарались воспроизвести работу водоулавливающей системы жука. Для экспериментов они воспользовались стеклом и полимерными пленками. На подложке они создавали сложную поверхность из микроскопических «холмов» и «долин».

В нужных местах были нанесены водоотталкивающие вещества (типа тефлона). В других — полимеры образовывали выступы, пронизанные множеством пор (нанокапилляров). В результате получился материал, эффективно забирающий воду из влажного воздуха (или тумана).

ПОМОЖЕТ ОКЕАН

Но дефицит воды ощутим не только в пустынях, но и на островах посреди океана. Один из таких островов американские инженеры намерены превратить в туристический рай, практически не зависящий от внешних источников пресной воды именно с помощью океана. Джон Крейвен и его гавайская корпорация планируют производить в промышленных объемах питьевую воду прямо на месте. Для этого предполагается погрузить в океан трубы диаметром более 60 сантиметров на глубину 915 метров и круглые сутки выкачивать по ним холодную (немногим выше нуля по Цельсию) воду наверх. Что это даст? Во-первых: разница температур глубинной ледяной и поверхностной теплой воды (окружающего воздуха) — это отличный источник электрической энергии. Во-вторых, мощный поток ледяной воды, идущий по трубам, заставит эти трубы потеть. То есть, в специальных установках таким простым способом будет извлекаться влага из воздуха и получаться питьевая вода, а также вода для ирригации виноградника и прочих сельскохозяйственных участков, которые компания намерена разбить на острове.

ГЛОТОК ИЗ КАНАЛИЗАЦИИ

Но доблестные ученые идут еще дальше. Вполне возможно, считают они, использовать уже раз выпитую воду повторно.

«Я думаю, что повторное использование — это одно из множества решений проблемы нехватки воды во всем мире», — рассказывает Пейэл Сэмпэт, изучающий водные проблемы в институте Worldwatch. По его мнению, надо шире использовать переработанные канализационные стоки. «Если вы выйдите на улицу и спросите любого, хотел бы он в будущем пить собственную мочу, он ответит «нет», — справедливо полагает шеф водного округа Orange County в Калифорнии Рон Уайлдермат, — Но мы объясняем людям, что качество переработанных канализационных стоков гораздо выше по сравнению с водой, которую они обычно пьют».

Мистер Уайлдермат потратил пять лет, популяризируя среди жителей своего округа рециркуляцию канализации с получением питьевой воды. Тамошний муниципалитет активно сотрудничает с санитарными службами, чтобы совместными усилиями построить систему очистки сточных вод за $600 миллионов. Когда ее возведут, лет через 20, система будет самым крупным сооружением своего типа в мире.

КОСМИЧЕСКАЯ ЖАЖДА

Надо сказать, что повторное использование воды активно апробируется в космосе. «На космическом челноке важен каждый лишний фунт, а вода, знаете ли, тяжеловата, — делится проблемами исследователь NASA из космического центра Джонсон в Хьюстоне Карен Пикеринг. — Именно поэтому мы сейчас работаем над системами, которые будут перерабатывать воду, остающуюся от мытья рук, душа, а также мочу и пот.

Система на борту МКС, разработанная российскими специалистами, перерабатывает приблизительно 50% всего, что собирает влагопоглотитель, включая «продукты» дыхания и пот. Но не мочу. А Пикеринг с коллегами разработал новую систему, которая переработает до 99% воды на станции. Включая мочу. Моча, пот и другие жидкие отходы, собранные влагопоглотителем, будут пропускаться через некий водный процессор, содержащий специальные бактерии. Эти бактерии будут уничтожать все загрязняющие вещества в воде, производя при этом углеродистый диоксид и какое-то твердое вещество. Отфильтрованная вода пропускается через пластмассовые мембраны, очищающие ее методом обратного осмоса, удаляя до 98% содержащихся в воде ионов и приблизительно 99% других загрязняющих примесей. В результате получается очень даже чистая вода безо всяких привкусов.

Кто знает, может нашим внукам и правнукам придется пить именно такую воду?

Согласно данным ООН, в настоящее время 31 страна (около 8% населения мира) сталкивается с недостатком водных ресурсов. К 2025 году водная проблема коснется 48 стран (35% населения Земли)