Воды! ВОДЫ!

Автор: Топчий
Начну с банальностей.
В ближайшее время одной из главных проблем в мире станет катастрофическая нехватка питьевой воды. Но это не совсем корректная постановка вопроса.
Дело в том, что вода — это самый главный минерал, необходимый для челолвека, и который встречается в природе в чистом, «самородном» виде. (За исключением кислорода, но кислород на Земле в виде минерала не встречается) На добычу и получение любого другого вещества минерального происхождения в чистом виде требуется громадное число механических, физических и химических процессов. И это, естественно, переходит в их стоимость и цену.
Главные затраты при использовании воды — это цена её транспортировки. Воду не надо выкапывать из земли , плавить, очищать от рудных примесей — нужно просто прийти и взять. Но уже и это становится непреодолимой трудностью. Казалось бы , чего проще - взять воду там где её много и переправить туда, где её не хватает. Но, как говорилось в старом анекдоте, отнюдь. Вода, которую собирались ( и , кажется, всё ещё собираются ), поворачивать из Сибири в Среднюю Азию, придет туда непригодной для прямого использования, поскольку будет минерализована по пути (соленой, говоря проще). Айсберги, которых собирались перетаскивать из Антарктиды, если и дойдут до места , по пути станут бриллиантовыми. И т.д.
При этом существует парадоксальное обстоятельство. Дело в том, что чистая вода есть везде - даже в самом центре самой безводной пустыни она есть. Вода есть в воздухе. И , по крайней мере частично, проблема её получения, осаждения дистилята из воздуха, была решена, приблизительно, во времена, где то между приручением кошки и изобретением колеса. Еще во времена палеолита насыпалась куча камней ( как правило, в жарком засушливом месте) и к утру получали на выходе несколько литров воды.
Вершиной этой технологией, повидимому, стало водоснабжение античных городов в Крыму, где есть много гор, и мало источников питьевой воды. Склон горы, возвышавшийся над городом, засыпали галькой, и, по дренажной системе, сконденсированная вода стекала в городские водопроводы и цистерны. Кроме того, богатые дома имели собственные каменные дистиляторы на хозяйственном дворе дома.
Но эта технология, при огромных размерах дает слишком малый выход полезного продукта. Правда. В журнале «Наука и жизнь» за 1988 год была опубликована статья, своего рода лебединая песня Туркменского Института Пустынь. Там описывались последние разработки этого института.
В частности очень простой и действенный метод полива сельскохозяйственных посадок. Например, чтобы в безводной местности прижилось дерево, саженец над окружить кучей гальки высотой в полтора метра. Дерево не будет нуждаться в поливе. Если сделать кучу из пенопластовой крошки, достаточно тридцати сантиметров. Насколько мне известно, эту технологию используют в Ср.Азии на садовых участках. По недостоверной информации её практикуют в Израиле. Итак, результат поисков длинной в несколько десятков тысяч лет: всё та же куча камней, песка была заменена современными материалами. Т.е. кучей пенопласта.Эффективность удалось поднять в пять раз.
Есть конечно и другие пути. По большому счёту все они сводятся к той или иной конструкции рефрижератора. Вот например на этой картинке (рис. 1) изображен не нефтеперегонный завод, и не завод по проиводству полипропилена - это все тот же дистилятор. Производительность по-видимому большая, однако о стоимости произведенного дистилята скромно умалчивается. Если к этому еще добавить, что предполагается использовать для его работы альтернативные источники энергии - кремниевые батареи или ветряки - то вкрадывается подозрение, что если бы просто засыпать мелким камнем склоны холмов, результат был бы значительно экономичнее.
Во всяком случае саудовцы просто и без затей опресняют морскую воду , сжигая нефть.
Есть менее амбиционые конструкции - маленькое устройство, расположенное на кухне, работают от сети, дает с десяток литров воды в сутки... И опять же, есть сомнение - а может привозить воду в бутылках выгоднее? (Во всяком случае, не так хлопотно.)
Есть и более экзотичные устройства. В начале 90-х в Саудовской Аравии какой-то швед испытывал установку в виде стеклянной пирамиды, где в качестве накопителей влаги использовал старые газеты.
Наконец в Израиле. Здесь начали выпуск установок мощностью 5 тыс. литров в сутки, стоимостью 100 тыс. долларов. Государство отказалось закупать — слишком дорогое удовольствие...при этом опять та же песня - работает на альтернативных источниках энергии. Это значит, что к первоначальной стоимости надо приплюсовать цену ветряка, плюс его установку, плюс обслуживание, плюс гарантированное время работы... Короче говоря, механические устройства для осаживания воды из воздуха, пока что нашли для себя единственное место применения, где несомненно уместны. Это космическая станция.
Тупик. Ситуация до боли напоминает историю с альтернативной энергетикой. Общепризнано, что практически идеальным заменителев углеводородов в энергетике является водород которого на Земле сколько угодно. Вся беда в том что для того чтобы его получить, требуется еще одна альтернативная энергетика. Ну что же, давайте разбираться Нельзя сказать что ничего не делается. Нельзя сказать, что те, кто пытаются найти выход, неумелые или недостаточно предприимчивые. Но тогда почему же нет результата? В чём же безвыходность ситуации?
Проще всего найти причину в инерции мышления.На ранних электродвигателях устанавливали золотники, клапаны и даже топки. На ранних автомобилях место водителя бвло приподнято и иногда там даже устанавливали гнездо для кнута. Вспоминается
пример У. Конгрева-старшего. Столкнувшись, в восемнадцатом веке, с применением индийцами пороховых боевых ракет, он попытался начать их производить в Англии. Разумеется , улучшив. Главным улучшением стал громоздкий колесный лафет, который полностью лишал ракету всех её преимуществ. ( Поясню, что ракеты в войнах XIX-го века, запускались с треножника, раза в два-три больше, чем фотоштатив). К этой теме мы вернемся.
Безысходность ситуации в том, что черезвычайно высокий уровень компетентности сочетается с абсолютной некомпетентностью. Каждый пытается улучшить процесс со своей точки зрения. При этом специалист по климату ничего не понимает в криотехнологиях. Аэродинамик меньше всего озабочен материалами. Все вместе — плохие экономисты. И т.д. В результате - множество красивых, по своему эффективных решений, и ни одна не решает главную проблему.
В истории науки и техники множество подобных ситуаций. Для примера, возьмем историю изобретения фотографии. Даггер почти двадцать лет, в основном методом тыка, искал способ создания и закрепления фотоизображения. Наконец ему это удалось , он вышел на рынок со своей даггеротипией. Которая просуществовала меньше десятка лет, потому что ознакомившись с процессом, профессиональные химики пожимали плечами: почему он не обратился к нам, мы бы ему тут же назвали с десяток фотохромных веществ. И действительно, не прошло и четырех лет, как Надар создал фотографический процесс на основе солей серебра, который, в различных модификациях, просуществовал до наших дней, и продолжает успешно применяться, правда не так широко, как в ХХ-м веке.
Согласно одному из законов Бартини, часто изобретению препятствуют не объективные обстоятельства, скажем, недостаточный научно-технический уровень, а психологические.

Обычно считается что это задерживает открытие на несколько десятков лет. Но если вдуматься, что мешало построить дельтаплан во времена Архимеда, или даже фараонов? Что такое было у Эдиссона, и чего не было, скажем, у Герона, чтобы изобрести фонограф в те ещё времена? Или, допустим , оптический телеграф для нужд Римской империи, или в Китае? А если приплюсовать сюда же обнаруженные при раскопках на Ближнем Востоке электрические батарейки, то рождаются вопросы совсем уже смелые... Это если не вспоминать, что все компоненты пороха были известны еще в каменном веке.
По-видимому, главным препятствием в решении проблемы получения воды из воздуха была и остается экономика. Выгодней возить с собой в пустыне бурдюки с водой, или бочки на борту корабля, чем громоздкие дистиляторы. А там, где не хватает самородной воды, люди просто не живут.
Именно сейчас, когда стало не хватать не только воды, но и пространства, стали востребованы площади, которые раньше не использовались, из-за резкого увеличения числа людей на Земле, возникла необходимость в новых методах получения жизненно необходимых рессурсов.
Естественно, экономические факторы при этом не кажутся такими уж важными. Возьмем для примера израильскую установку. Она стоит 100 тыс.$, и даёт 5000 литров воды в сутки. Индийское правительство купило одну такую установку для деревни, в которой живет 600 человек. Итого, получается меньше 10 литров на душу. Неизвестно, будут ли выплачивать жители стоимость этой установки, а также жалованье тем, кто за ней присматривает, однако электроэнергию государство предоставляет бесплатно. ( Следует добавить, что далеко не во всех засушливых регионах есть доступная электроэнергия. Отсюда постоянное воркованье об альтернативных источниках.) Иными словами, при всем уважении к прогрессу, проще возить питьевую воду в цистернах. Это при том, что людям нужно не только пить, но и есть, а для сельскохозяйственного использования полученой воды явно маловато.

А теперь о главном. Обычно, после подобного вступления, следует описание какой-нибудь установки или процесса. Который сказочным образом решит все затруднения. Так вот, у автора решения нет. Данный текст появился исключительно для того, чтобы обратить внимание на проблему тем специалистам, которые о ней даже не задумаются и, возможно, обозначить пути её решения. Более того, автор надеется, что люди добрые, которые её прочитают, возможно подскажут, или придумают что-то ещё, что возможно её решит. Добавлю - проблему получения воды из воздуха, потому что любые другие процессы, будь то солнечные опреснители, или атомные, или нефтяные, всё равно сводятся всё к той же дистиляции и при этом делают полученный продукт непомерно дорогим. (Есть еще и химические методы, но они уже совсем за пределами экономики.)
Итак, что мы имеем. Первый, самый древний, надежный и дешевый метод — получение дистилята за счёт естественного перепада температуры воздуха. У него множество достоинств, но главный недостаток — черезвычайно низкая эффективность, плюс громодкость.
Вторая — охлаждение воздушной массы за счет внешнегго источника энергии. Эффекивность очень высока, но при этом резко повышается стоимость, резко снижается надежность и долговечность.
Всё тот же Бартини писал, что когда стоит дилема или-или, решать её надо и—и.
Устройство должно быть и экономичски выгодным, и максимально автономным, и простым, и долговечным... (Стоит напомнить, что античные дистиляторы фактически пригодны к применению и по сей день!)
Строго говоря, догадка о том что проблема всё-таки разрешима пришла автору, когда он увидел по телевизору передачу об умельце, который продемонстрировал дистилятор ( попросту — самогонный аппарат) величиной с полспичечного коробка. Причем с очень высокой производительностью.
Так вот, это умелец был инженером-конструктором криогенных ракетных двигателей.
Если при этом принять за основу всё ту же кучу гравия или песка...
Среди прочих материалов автору попалась заметка о том как один хозяин садового участка решил проблему полива, создав установку (насыпав кучу из мелких камешков) объёмом 2,5 кубометра, стабильно получая в условиях Подмосковья от 50 до 350 литров воды в сутки. Если бы он применил другие материалы, к примеру пенопластовую крошку, эффективность его установки повысилась бы, предположительно, в пять раз, т.е., по максимуму, давала бы 1500 литров воды в сутки. Но ведь это уже порядок все той же израильской учтановки (5000 л/сутки)! При том что куча пенопласта стоит значительно дешевле 100 тыс.$!
Это вовсе не решение. Потому что это всё таже кустарщина. Т.е. это не выход. Это только указатель, который показывает путь к выходу.
А вот теперь пойдут реальные соображения, как найти выход. В попкулярном фантастическом рассказе удалось создать антигравитационную установку просто собрав различных специалистов и убедив их, что это возожно.
А решить нашу проблему возможно только совместными усилиями специалистов, которые даже помыслить о совместной работе не могут. Можно еще как-то представить сотрудничество метеоролога и инженера-аэродинамика, но как можно представить инженера-ракетчика, которому предстоит сделать устройство, применяя такие материалы как стекло, гранит, базальт, возможно, вулканическую пемзу? ( Потому что применение металлов и пластика резко снижает долговечность и надежность устройства, не говоря о дуракоупорности, ибо смекалистый местный житель тут же отнесет металлические детали на ближайший пункт сбора вторсырья). А при этом добавить еще и химика — специалиста по оптическим стеклам? (При чем тут оптическое стекло? Еще в начале пятидесятых, Френк Херберт описал, как коренные жители безводной планеты Дюна добывали воду при помощи фотохромных устройств, которые темнели под солнцем, сохраняя прохладу в конденсаторе, и становились прозрачными ночью, не препятствуя инфракрасному излучению, т.е. охлаждению внутри устройства.)
Кто этим займется ? На Российское государство никакой надежды. Может быть замечательная страна Израиль? Ведь со времен Моисея жители этих мест мучаются от безводности, и при этом в наши дни там есть и физики, и геологи и специалисты по криогенным двигателям, и аэродинамики, не говоря об экономистах... ( Быть может именно здесь удастся помириться наконец евреям и арабам, если Израиль даст им дешевую технологию, которая сделает пригодной для сельхозиспользования огромные массивы засушливых земель?)
Может быть великое государство Китай, территория которого на две трети — пустыни?
Не знаю , возможно... Правда остается еще одна, правда слабая надежда, самая малость: через интернет собрать творческую группу, в которую должны войти очень разные специалисты, способные к тому же на творчество, и готовые работать , не задумываясь о немедленном вознаграждении? Прямо скажу, на молодых надежды мало. Но возможно остались еще лузеры предпенсионного и пенсионного возраста, способные увлечься идеей, даже если им не заплатят за это немедленно?
Знаю одно: тот, кто решит эту проблему и запатентует это устройство, станет по-меньшей мере мультимиллионером.
Так что , как говорилось в советское время по телефону — ждите ответа.