Новая технология получения воды из воздуха

Устройство, способное превратить сухую пустыню в оазис с помощью целенаправленного размножения микроорганизмов, может показаться немного похожим на фантастическую историю. Solar Air Water Earth Resource (S.A.W.E.R.) состоит из двух систем, одна из которых предназначена для получения воды из воздуха пустыни, а другая — для превращения пустыни в плодородную землю.

Система получения воды из воздуха, разработанная университетским центром энергоэффективных зданий и факультетом машиностроения Чешского технического университета в Праге, представляет собой двухступенчатую систему, в которой на первом этапе используется влагопоглотитель — материал, который связывает воду с собой путем адсорбции.

Влагопоглотитель удаляет воду, содержащуюся в наружном воздухе, и удерживает ее на своей поверхности. Затем осушенный воздух выводится обратно на улицу. Одновременно с этим снаружи забирается дополнительный воздух пустыни с естественным содержанием воды и нагревается до такой степени, что водяной пар, застрявший на поверхности влагопоглотителя, попадает в воздух пустыни и увлажняет его. Это происходит потому, что нагретый воздух может связать большее количество водяного пара.

Проще говоря, система Solar Air Water Earth Resource (S.A.W.E.R.) производит воду, используя только солнечный свет и воздух.

Существуют и другие технологии, использующие влажность воздуха для производства воды, но система S.A.W.E.R. отличается тем, что для ее работы требуется только солнечная энергия. Нет необходимости в генераторе или подключении к электросети — эта система полностью автономна.

Второе отличие заключается в том, что система может использоваться для производства воды в самых засушливых районах Земли, причем делать это более эффективно, чем ее конкуренты. В таких регионах стандартные конденсационные установки почти не производят воды.

Наша цель — производить воду там, где нет никакой инфраструктуры — никаких трубопроводов. S.A.W.E.R. может поддерживать населенные пункты или сельское хозяйство в тех районах, где ни то, ни другое в настоящее время невозможно. Наша технология также может быть использована в качестве аварийного водоснабжения или для дополнения существующей инфраструктуры в районах, где воды не хватает, — говорит Якуб Дитрих, финансовый директор Университетского центра энергоэффективного строительства Чешского технического университета в Праге.

Преимущество S.A.W.E.R. заключается в том, что вы можете доставить контейнер в отдаленный район на грузовике или вертолете, и он будет готов к работе в течение 24 часов после разгрузки. Просто оставьте устройство работать, и оно продолжит производить воду, которую вы можете использовать в сельском хозяйстве или даже напоить своих верблюдов. Если у вас есть интернет, вы можете следить за тем, сколько воды хранится в устройстве и в дополнительных резервуарах. При использовании в пустыне S.A.W.E.R. станет колодцем, который никогда не иссякнет.

Нет необходимости подключать S.A.W.E.R. к местной электросети, поскольку он производит собственную энергию с помощью фотоэлектрических/электрических панелей. Технология не является энергоемкой — она настолько сильно отличается от опреснительных установок, что их трудно сравнивать.

Однако мы не конкурируем с опреснительными установками, — говорит Дайтрих. У нас нет планов по разработке крупной установки, способной производить такое количество воды, которое необходимо для удовлетворения спроса в таком крупном городе, как Дубай. S.A.W.E.R. лучше всего подходит для обслуживания удаленных районов, где нет трубопроводов или доступа к морской воде — там, где воды нет вообще или ее приходится доставлять на грузовиках. В местах, где это возможно, опреснение воды более эффективно как с точки зрения инвестиционных затрат, так и с точки зрения количества производимой воды.

Что касается стоимости по сравнению с опреснительными установками, то, по словам Дайтриха, опреснительные установки требуют гораздо больших инвестиций, поскольку они крупнее и производят гораздо больше воды, чем технология S.A.W.E.R. Кроме того, у них гораздо выше эксплуатационные расходы.

Наши установки работают от солнечного света; единственные необходимые ресурсы — это минералы, необходимые для того, чтобы сделать производимую воду пригодной для питья. Эксплуатационные расходы S.A.W.E.R. практически нулевые — вам нужно только обслуживать установку и время от времени менять фильтры, — отмечает Дайтрих.

Технология S.A.W.E.R. не является дорогой для мест, куда воду приходится доставлять на вертолете. Она дешева для районов, где нет других способов получения воды, — говорит Иржи Франтишек Потужник, генеральный комиссар чешского павильона на Expo 2020 Dubai. В течение некоторого времени стоимость производства литра воды с помощью этой технологии, несомненно, будет выше, чем с помощью опреснительных установок, но стоимость эксплуатации самих систем S.A.W.E.R. будет сопоставима или дешевле.

Этой технологии не нужно электричество, поскольку она сама его вырабатывает. Она также не требует постоянного внимания, поскольку полностью автономна.

Я бы нескромно сравнил систему S.A.W.E.R. с паровым двигателем. Она первая в своем роде, и она работает. Теперь она будет расти и развиваться, и я надеюсь, что это не только повысит ее эффективность, но и снизит стоимость.

На сегодняшний день S.A.W.E.R. была протестирована только в лабораторных условиях. В настоящее время разработчики завершают работу над контейнерной версией технологии и готовятся отправить ее на Ближний Восток, чтобы испытать в реальных условиях в Свейхане, Дубай.

На основе имеющихся результатов испытаний ожидается, что технология будет применяться в масштабах коммунального хозяйства в 2020 году. Официальное представление S.A.W.E.R. состоится на выставке Expo 2020 Dubai, а пока ее разработчики будут работать над поиском партнера, который сможет произвести первую серию устройств.

В настоящее время у нас есть функциональный мобильный прототип, который мы будем тестировать в Дубае, в глубине сухой пустыни. Уже сейчас я убежден, что основное коммерческое применение S.A.W.E.R. найдет в районах, где нет других способов получения воды — либо из-за недоступности дорог, либо из-за их удаленности, — говорит Потужник.

Будь то горы или пустыня, представьте себе маршрут через безводную среду с цепочкой оазисов, созданных мобильными установками S.A.W.E.R., которые постоянно создают воду, которую можно хранить в подземных резервуарах или использовать для полива окружающей территории.

Система S.A.W.E.R. начала свою работу с производства дистиллированной воды, которая идеально подходит для хранения и фильтрации. Прошлой осенью команда подключила ее к установке минерализации под названием WatiMin, которая превращает полученную воду в питьевую. Я пил ее вместе с нашими партнерами из ОАЭ, и нам всем очень понравилось, — говорит Потужник.

Таким же образом мы можем брать воду из воздуха и модифицировать ее в фотобиореакторах, превращая в питательный поливной материал для выращивания растений в пустыне. С этой целью группа чешских ботаников также использовала подповерхностные грибки для сохранения воды и питательных веществ в ней для корней растений.

Эта техника была успешно протестирована, и мы продолжаем ее разработку. Испытания, которые мы собираемся провести в реальных условиях Дубая, позволят нам увидеть, как оборудование реагирует на мелкий песок пустыни.

Потужник говорит, что команда хочет повысить эффективность системы S.A.W.E.R., сделав ее дешевле, а также адаптировав к различным условиям и типам использования. Однако есть одна вещь, о которой я не упомянул: эта система является иллюстрацией исключительного потенциала чешских университетов и научных учреждений, поэтому, на мой взгляд, самая большая проблема, с которой мы сталкиваемся, — это дружеская конкуренция со стороны других участников Expo 2020 Dubai, — говорит Потужник.

О том, почему разработчики выбрали Expo 2020 Dubai в качестве платформы для демонстрации технологии S.A.W.E.R., Потужник говорит, что он искал способ взять как можно больше чешских изобретений и инноваций и связать их с темой Expo 2020 Dubai Соединяя умы, создавая будущее. По его словам, только в системе S.A.W.E.R. есть пять таких изобретений.

Во-вторых, ОАЭ — это страна, которая показывает всему миру, как использовать природные ресурсы, которые всегда ограничены, посредством устойчивого развития. Это возможно только через образование и исследования, а чешские университеты и исследовательские институты обладают потенциалом для поддержки и того, и другого, — говорит Потужник.

В-третьих, прекрасные, сухие пустыни Дубая вдохновили меня на мысль о технологическом чуде — создании живительного оазиса путем получения воды исключительно из солнца и воздуха. Эта технология могла бы помочь в борьбе с засухами по всему миру.