Водяные мельницы будущего делают воду из воздуха

На модерации Отложенный

Воду надо ценить и не лить почём зря. В современном мире об этом знают даже дети. Городскому жителю проще всего оценить всю значимость этого суждения, если представить себя в пустыне, где воду можно достать только лишь из-под земли и из воздуха. И то при определённой сноровке. Но мы расскажем не о способах сбора чистой воды в экстремальных обстоятельствах, а об устройствах, которые облегчают жизнь людей, добывая её из воздуха.

Сколько раз уже говорилось, что чистая, пригодная к употреблению вода – основа всей жизни на Земле и с каждым годом становится всё более и более редкой. Что в скором времени войны будут разворачиваться не из-за нефти и прочих полезных ископаемых, а именно из-за неё родимой?..

Уже сейчас примерно один человек из пяти испытывает трудности с нехваткой питьевой воды. И даже горожанам, привыкшим к комфорту, предоставляемому современными системами водоснабжения, не стоит об этом забывать.

Как там говорили на уроках географии? "Большая часть поверхности Земли покрыта водой…" А это примерно 326 миллионов кубических миль воды. 97% из них – солёная из морей и океанов, и лишь 3% — пресная. Но и из этой части 99,3% находятся в виде льда, а половина того, что осталось, – под землёй.

К 2025 году девять миллиардов человек на планете будут делить всё то же количество доступной воды. Большинство из них будут жить в больших перенаселённых городах, оказывая гигантское давление на местные водные ресурсы.

А если вспомнить о том, что городские водопроводы постоянно приходится чинить, латать и обновлять, то будущее кажется совсем уж чёрным и незавидным.

Так где же взять чистую воду? В воздухе содержится, по разным оценкам, от 12 до 16 тысяч кубических километров влаги (или 0,000012% всей воды на Земле). Этот объём можно сравнить с количеством воды в Великих озёрах Северной Америки (самом крупном природном хранилище пресной воды в мире).

Между тем во многих даже самых бедных и густонаселённых странах мира воздух настолько влажный и тёплый, что воду можно было бы конденсировать прямо из него.

Кубический метр воздуха содержит (в зависимости от влажности) от 4 до 25 граммов водяных паров. Существующие ныне установки могут собрать в среднем около 20-30% от этого количества. Самые лучшие условия для них (высокие влажность и температура) – 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 определённом месте). Получается, процесс может идти бесконечно и работа аппаратов ограничена лишь сроком их службы.

Поговорим о том, как работают генераторы атмосферной воды (AWG – Atmospheric water generator). Первые системы, поставляющие воду из воздуха, были разработаны ещё в 1990-х.

По сути они были похожи на систему, что используется для дегидратации воздуха в холодильниках (ещё 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. Если же трубки будут слишком холодными, то на их поверхности будет образовываться лёд (что, конечно же, отразится на функциональности аппарата).

Но то в холодильнике, а в генераторах воды из атмосферы также присутствуют специальные воздушные фильтры, ультрафиолетовые стерилизаторы и угольные фильтры для собранной воды, приборы, обогащающие её кислородом, датчики уровня воды в контейнере.

Оптимальные параметры работы установок: температура выше 15,5 °С и относительная влажность (RH) выше 40%, а также не слишком большая высота над уровнем моря (не выше 1200 метров). Хотя в большинстве инструкций говорится о 20-40 °С и RH 60-100%.

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.

Где может пригодиться такой дегидратор? Начинали мы с пустыни – там он пригодится жителям далёких поселений, для которых подвоз бутилированной воды дорог или невозможен, военным, ведущим боевые действия вдали от источников воды, и представителям гуманитарных и спасательных миссий (в том числе врачам).

AWG могут быть использованы для домашних и сельскохозяйственных нужд, в офисных помещениях, школах, отелях, на кораблях, совершающих круизные путешествия, в спортивных центрах и прочих общественных местах.

В коммерческих целях некоторые производители предлагают даже вариант розлива воды из воздуха в бутылки!

А теперь попробуем рассказать об основных предлагаемых продуктах на рынке добычи воды из воздуха.

Element four

Основной продукт компании Element four называется "Водяная мельница" (WaterMill).

Она собирает до 12 литров воды в сутки для различных домашних нужд и при этом обладает приятным дизайном.

Владельцы могут не беспокоиться о наличии в собранной жидкости токсинов и бактерий. Специальные системы заботятся о затрате устройством как можно меньшего количества энергии (а в скором времени установку можно будет подсоединить к альтернативным источникам энергии). На специальном экране отображается информация о температуре, относительной влажности и количестве полученной влаги.

Цены на WaterMill объявят в начале 2009 года.

Скажем также несколько слов о самой компании. В 2004 году Джонатан Ритчи (Jonathan Ritchey) и Рик Ховард (Rick Howard) решили создать свой генератор воды из воздуха. Поначалу они работали в канадской исследовательской компании Freedom Water, но в 2008-м был произведён ребрендинг, и вот переименованная Element Four выпустила свой первый продукт.

AirWater Corporation

Эта компания была образована в феврале 2003 года после корпоративного решения Universal Communication Systems (UCSY) начать работу в области высоких технологий по извлечению воды из воздуха. Впрочем, согласно пресс-релизу компании (PDF-документ, 4,07 мегабайта), различные научные исследования она проводила более 13 лет, в течение которых запатентовала многие свои технологические решения.

AirWater Corporation специализируется на установках, поставляющих воду в количестве от 100 до 5000 литров в день (полный список смотрите здесь). Правда, и габариты у этих аппаратов соответствующие.

В арсенале этой фирмы присутствуют мобильные устройства и те, что одновременно делают лёд. У Air Water Corporation уже существуют решения для ирригации и отдалённых районов, в которых их продукт может работать от солнечных батарей (кстати, эта компания производит и их тоже).

На этой странице можно посмотреть несколько видеороликов, рассказывающих о том, как важны подобные установки для различных целей по всему миру.

Более крупные (и сопоставимые) генераторы воды из атмосферного воздуха производят также компании White Buffalo Nation и Aqua Sciences.

Air2Water

Устройства, разработанные компанией Air2Water, дают от 3 до 38 литров воды в сутки, то есть являются не столь уж большими.

Принцип работы этих машин соответствует всем остальным, хотя есть и некоторые отличия: поначалу воздух проходит электростатические фильтры, которые задерживают около 93% взвешенных частиц. Конденсированная вода проходит освещение 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 ещё не всё – каждый час воду в контейнере снова обрабатывают ультрафиолетом.

Основное производство аппаратов сосредоточено в Китае и Сингапуре, хотя доставка осуществляется по всему миру.

Aquair

Aquair – американское дочернее предприятие RG Global Lifestyles, появившееся на свет в 2004 году. Её конёк, пожалуй, в том, что кроме просто высасывания влаги из воздуха она специализируется ещё и на системах очистки питьевой воды (результат – пятиступенчатый фильтр).

Кстати, на сайте компании можно найти калькулятор, который позволяет приблизительно подсчитать расход воды на разные нужды в течение года.

Другие компании

Австралийская фирма AirtoH2O тоже делает воду из воздуха и гордится тем, что насобирала более 360 тысяч литров живительной влаги (о чём открыто сообщает на своём сайте).

Её продукция почти ничем не отличается от других таких же мелких производителей: китайского Water Master и расположившегося в Техасе AquaMaker.

Добавим, что о цене литра воды, полученной любой из установок, говорить сложно. Однако все производители заявляют о том, что именно у них (в отличие от конкурентов) самые низкие затраты энергии, а стоимость литра оценивается от 1 до 15 американских центов.

Вообще, подсчёт таких значений – сложное дело, ведь стоимость литра драгоценной жидкости зависит от вместимости генератора (ежегодного выхода воды), а также от влажности и температуры за его бортом.

Отметим также, что существуют альтернативные методы получения воды из воздуха. Мы писали об использовании для этих целей хлорида лития и разработке особых наноматериалов, имитирующих живую природу.

Основные же выводы таковы: направление это определённо перспективное, полезное для людей и почти безвредное для окружающей среды.

Однако вряд ли любая из существующих компаний сможет решить мировую проблему нехватки чистой питьевой воды. Отчасти из-за того что недостаточно крупны пока что производители воды из воздуха. Кроме того, граждан развитых стран не так-то просто научить ценить природные ресурсы, а бедным странам вряд ли по карману обеспечить всех своих жителей удобным и достаточно простым источником воды в виде описанных генераторов.