Как из воздуха получить воду: Как получить воду из воздуха — Naked Science

Российские ученые разработали уникальную установку для получения воды

Выход из ситуации и предложили ученые Всероссийского института механизации (ВИМ) сельского хозяйства. Ими создана установка, которая получает воду из атмосферного воздуха. Принцип работы знает каждый школьник: это конденсация горячего воздуха в холодной среде. Например, так на вентиляционных трубах холодных погребов летом оседают капли воды, а у входов в холодные пещеры влага висит на каменном своде.

В США сделали установку, которая дает 3 кубометра воды за 5 месяцев, российская столько же получает за сутки

Вроде бы, используя такой простой способ, можно создавать самые разные установки извлечения воды из воздуха. И учитывая острейший дефицит жидкости во многих странах — к примеру, в 2015 году 15 миллионов человек по этой причине покинули родные места — в ведущих лабораториях мира пытаются создавать «воздушные поилки». На исследования расходуются огромные деньги, скажем, такие изыскания финансирует Билл Гейтс.

— Мы начали разработки в 2016 году и сегодня опережаем иностранные аналоги, — рассказал «РГ» заведующий лабораторией ВИМ Сергей Доржиев. — В США, например, за 22 миллиона долларов сделали установку, которая дает три кубометра воды за пять месяцев, а мы столько же получаем примерно за сутки.

Доржиев подчеркивает, что в мире есть установки, которые извлекают воду из воздуха, но все они потребляют значительное количество электроэнергии. «Наша система полностью автономна. У нее ничего не крутится, не вертится, а вода вытекает. Можно ставить в пустыне, и она будет выдавать жидкость», — утверждает Доржиев.

Как устроен этот «родник»? В его верхней части установлен «завихритель». Его лопасти закручивают воздух и под прямым углом направляют в расположенный на глубине под землей блок охлаждения. Здесь находится труба Ранка, где воздух делится на два потока — горячий и холодный. Холодный поток идет внутрь теплообменника, чтобы поддерживать низкую температуру, а горячий — на поверхность теплообменника. Вот из него и получается вода.

«Воздушный родник», так называется экспериментальный модуль, способен получать до 1000 литров пресной воды в сутки, а более мощная установка «Редут» — до 20 000 литров. Правда, для всех установок такого типа есть ограничение. Они эффективны при температуре окружающего воздуха не ниже 25 градусов Цельсия и относительной влажности воздуха не менее 30 процентов.

По словам Доржиева, учеными создана линейка установок, которые могут работать в самых разных условиях, в частности, и при более низких температурах, и при потреблении электроэнергии. К разработке проявили интерес не только наши регионы, но и специалисты ближнего и дальнего зарубежья, она стала одним из «гвоздей» выставки проходившего в Сочи форума Россия — Африка.

Между тем

С проблемой нехватки пресной воды сегодня уже столкнулись более 80 стран. В государствах Ближнего Востока и Северной Африки как минимум последние 30-40 лет ведут поиск альтернативных источников влаги, пригодных для населения и сельского хозяйства. В Израиле и Объединенных Арабских Эмиратах до 80 процентов воды сегодня получают путем опреснения. В апреле 2014 года в Саудовской Аравии открылся крупнейший в мире завод, производящий 1 миллион кубометров воды и 2,6 тысячи мегаватт электроэнергии в сутки. При этом на опреснение страна ежедневно тратит до 1,5 миллиона баррелей нефти.

ИНФОГРАФИКА «РГ» / АЛЕКСАНДР ЧИСТОВ / ЮРИЙ МЕДВЕДЕВ

Российская газета — Федеральный выпуск: №267(8025)

Поделиться:

НаукаРесурсы

В России научились получать питьевую воду из воздуха

Российские инженеры создали первый отечественный сорбционный генератор, который позволяет получать чистую питьевую воду из атмосферного воздуха. Команда разработчиков под руководством кандидата химических наук Ильи Меньщикова занималась этим проектом около трёх лет и сейчас завершает работу над серийным образцом. Об этом сообщается на сайте конкурса управленцев «Лидеры России», Илья Меньщиков стал одним из победителей четвёртого сезона конкурса. Созданная отечественными специалистами гидропанель полностью автономна, компактна и пригодна для работы в условиях минимальной влажности воздуха. С помощью одного квадратного метра гидропанели за сутки можно получить до четырёх литров воды высочайшего качества, отмечают создатели устройства. По словам Меньщикова, генератор может производить воду из воздуха в любом месте планеты, где светит солнце и относительная влажность воздуха превышает 5%, то есть практически везде.

Гидропанель работает в циклическом режиме: накапливает влагу ночью и высвобождает её днём. В ней используется адсорбент, способный, как губка, впитывать влагу из воздуха в ночное время. Днем от нагрева солнечной энергией, поглощаемой специальным экраном, выделяются пары. В жидкое состояние вода переходит путём конденсации. По мнению создателей разработки, в недалеком будущем такая гидропанель будет интегрирована во все системы управления современными домами. Российское устройство превосходит зарубежные аналоги по целому ряду показателей: габаритам, производительности, рабочим условиям (порогу влажности воздуха) и стоимости оборудования. Аналогов, кстати, не так много: разработкой сорбционных генераторов атмосферной воды сегодня занимаются лишь несколько научных коллективов в мире, включая команду Меньщикова, а рыночным производством — только одна компания из США. Российские специалисты при создании своего устройства применили адсорбцию, где используется твёрдый пористый поглотитель воды, а американцы — жидкий абсорбент. Это отличие стало преимуществом отечественной разработки, поскольку позволяет получить больше воды в сопоставимых условиях.

В 2020 году первый опытный образец российской гидропанели успешно прошёл испытания в Краснодарском крае. Затем был создан второй прототип, ориентированный на потребителя, а сейчас завершается разработка предсерийного образца. Предусмотрены два варианта работы генератора — полностью автономный и с питанием от электричества. Генератор атмосферной воды будет производиться под торговой маркой «Гидропанель AlterOcean» (Альтернативный океан). Производство комплектующих частей и сборка начнутся в России в 2023 году, а ещё через год запланирован выход на международный рынок. В течение первых трёх лет предприятие планирует выпускать несколько тысяч гидропанелей в год. В перспективе линейку дополнит система минерализации, предназначенная для создания воды с различными вкусовыми качествами.

21 июля 2022 в 01:13

Автор: Erin

| Источник: Лидеры России

Intel показала возможности видеокарты Arc A770 в играх — с DirectX 12 получается лучше всего

В России выпустили «бандитские» iPhone с кастетом, кинжалом и пулями

Технологии воздух-вода Rainmaker | Rainmaker Worldwide Rainmaker Worldwide

Воздух-вода:

Создание пресной воды там, где ее нет.

Сбор пресной воды из переносимой по воздуху влаги.

С помощью нашего приложения «воздух-вода» мы собираем воду, сочетая атмосферную влажность, тепло и воздушный поток, производя 5000, 10000 или 20000 литров на единицу в день.

Установки Rainmaker «воздух-вода» производят питьевую воду из воздуха — другой источник воды не требуется. Наша запатентованная технология разрушает рынок воды.

Решения Air-water Rainmaker:
✔ Универсальный
✔ Масштабируемые и экономически эффективные
✔ Экологически и социально устойчивые
✔ Применение проприетрии

. Варианты использования

✔ Быстрое развертывание под ключ

Масштабируемость и экономичность

✔ Конкурентная стоимость
✔ Решения легко масштабируются за счет добавления дополнительных устройств
✔ От заказчика не требуется больших капиталовложений
✔ Не зависит от местной инфраструктуры

Экологически и социально устойчиво

✔ Не содержит химикатов
✔ От нуля до малого углеродного следа
✔ Независимо от энергии: ветер, солнце, сеть, дизель или гибрид
✔ Доступ к чистой воде, спасение жизней

Запатентованная технология

✔ Инновационная мембранная дистилляция и система рекуперации отходящего тепла
✔ Алгоритмы оптимизации использования энергии
✔ Сетевая система мониторинга и управления в режиме реального времени
✔ Повторное использование воды в замкнутой системе

Потребность в возможностях Rainmaker «воздух-вода» очевидна.

Наши технологии «воздух-вода» в основном применяются в местах, где нет доступа к каким-либо источникам воды.

К ним относятся:

• Удаленные и островные сообщества
• Производство бутылок / напитков
• Здание – Медицинское, Промышленное (в сочетании с технологией ВВ)
• Гуманитарные применения в традиционных районах с нехваткой воды
• Временные гуманитарные заявки в зонах стихийных бедствий или военных действий
• Корпоративные программы КСО

Как работает технология Rainmaker «воздух-вода».

Практически в любой точке мира можно собирать воду из воздуха. В нашем основном блоке «воздух-вода» используется турбина, которая нагнетает воздух через теплообменник, где воздух охлаждается и происходит конденсация. Гибридное решение (солнечная/ветровая/сеть) может быть развернуто с тем же эффектом, управляя системой вентиляции.

Понижение температуры воздуха требует минимум энергии. Когда температура падает ниже точки росы, образуются капли воды. Затем эти капли собираются в отсеке для хранения воды.

Производство воды системой воздух-вода зависит от окружающей среды. Фактическое количество воды, которое может быть произведено в конкретном месте

, будет зависеть от средней скорости ветра, температуры окружающей среды и относительной влажности.

Чтобы система работала в различных условиях, турбину можно адаптировать к среде, в которой она будет использоваться, например, отрегулировать диаметр лопастей и высоту башни, чтобы максимизировать эффективность установки. Турбину также можно комбинировать с солнечной и/или традиционной энергией, чтобы максимизировать производство воды. В каждом случае инженеры Rainmaker оптимизируют решение для каждого клиента.

Наши агрегаты «воздух-вода» используют возобновляемую энергию и доступны в трех размерах, производя 5 000, 10 000 или 20 000 литров питьевой воды в день.

Energy Agnostic

Воздухо-водяные агрегаты Rainmaker обеспечивают наибольшую гибкость в выборе вариантов питания. Выберите солнечную, ветровую, сетевую, дизельную или их комбинацию с нулевым или малым углеродным следом.

Требования к производству воздухо-водяной системы Rainmaker.

• Минимальная температура воздуха: > 15°C / 59°F
• Для ветряных двигателей, скорость ветра 3–18 метров в секунду (6,7–40 миль в час)
• Занимаемая площадь небольшая, поэтому нашу технику можно разместить там, где нужна вода
• Производство воды можно увеличить, просто добавив дополнительные устройства
• Готов к работе в течение 14 дней с момента прибытия оборудования на объект

Преимущества производства Rainmaker по принципу «воздух-вода».

• Экономичная сеть / генератор – может производить питьевую воду всего за 0,5 цента за литр
• Варианты питания на выбор — от ветра, солнца или генератора, не требуется электросеть
• Ветер и солнечная энергия безвредны для окружающей среды и климата и не производят углеродного следа
• Создание или сбор воды непосредственно там, где это необходимо для децентрализованного производства воды, чтобы сократить или исключить расходы на водоснабжение
• Компактный размер, который легко найти и масштабировать
• Минимальное обслуживание и техническое обслуживание с расчетным сроком службы 20 лет
• Без затрат на химикаты
• Проверено в суровом пустынном климате
• Удаленный доступ к модулю управления на основе собственного программного обеспечения для обновлений, калибровки, а также устранения неполадок за пределами объекта

Линейка продуктов Rainmaker Air-to-Water.

Наша система «воздух-вода» может питаться от различных источников энергии с различной выходной мощностью. Развертывание может быть осуществлено в течение 90 дней после заказа на покупку. Установки вводятся в эксплуатацию в течение 14 дней после прибытия контейнеров на место.

Загрузить описание продукта «воздух-вода»

AW-W100 Ветряной двигатель
Номинальная дневная производительность: до 20 000 литров в день
Минимальная скорость ветра: 6,7–40 миль в час
Потребляемая мощность: 100 кВт

AW -WS100 Hybrid – питание от ветра и солнца
Номинальная дневная производительность: до 20 000 литров в день
Минимальная скорость ветра: 6,7 – 40 миль в час
Потребляемая мощность: 100 кВт

AW-WG100 Hybrid – питание от ветра и сети/генератора
Номинальная суточная производительность: до 20 000 литров в сутки
Минимальная скорость ветра: 6,7–40 миль в час
Потребляемая мощность: 100 кВт

AW-SO50 Только солнечная энергия
Номинальная дневная производительность: до 5000 литров в день
Потребляемая мощность: 50 кВт

AW-SO5 Только солнечная энергия Питание
Номинальная дневная производительность: до 10 000 литров в день
Потребляемая мощность: 100 кВт

AW-GO25 Только сеть/генератор Питание
Номинальная дневная производительность: до 5 000 литров в день
Потребляемая мощность: 25 кВт

7

7

7

7

7

7

7

7 -GO50 Питание только от сети / генератора

Номинальная дневная производительность: до 10 000 литров в день
Потребляемая мощность: 50 кВт

AW-GO100 Питание только от сети/генератора
Номинальная дневная производительность: до 20 000 литров в день
Потребляемая мощность: 100 кВт TER-TO-TO

7WA

7

7

7
-WATER TECHNOLOGY

Океан возможностей для создания пресной питьевой воды.

В мире много морской и загрязненной воды. До сих пор задача состояла в том, чтобы преобразовать эту воду в питьевую воду в том месте, где это необходимо, и в подходящем и доступном масштабе. Установки Rainwater Water-to-Water решили эти проблемы.

Узнать больше ›

Вот самые передовые методы извлечения большого количества воды из воздуха

Извлечение воды из воздуха может показаться волшебством, но эта технология вполне реальна. На самом деле, это могло бы быть просто одним из самых важных нововведений за последние несколько десятилетий, если опасения по поводу нехватки воды в будущем действительно верны.

И такие технологии не могли появиться раньше. Плохие стратегии управления водными ресурсами, растущее население, геополитика, а также естественные и антропогенные изменения окружающей среды — все это способствует тому, что в некоторых районах запасы питьевой воды становятся критически низкими. Проблема будет только усугубляться: по некоторым оценкам, к 2050 году 87 стран будут испытывать нехватку воды9. 0007

Но, как и многие вещи в жизни, «необходимость — мать всех изобретений». Человеческая изобретательность, возможно, уже обеспечила частичное решение нависшей проблемы.

Как можно извлекать воду из воздуха?

Устройства для получения воды из воздуха, также известные как генераторы атмосферной воды (AWG), представляют собой технологические элементы, способные с помощью различных методов эффективно конденсировать водяной пар из окружающего, обычно влажного воздуха. Способы достижения этого различаются, но в большинстве случаев процесс конденсации используется для охлаждения, конденсации и последующего сбора жидкой воды.

Из существующих технологий большинство систем, как правило, работают аналогично кондиционерам, но не все. Используя нагревательные/охлаждающие змеевики, эти машины снижают температуру воздуха, чтобы охладить воздух ниже точки росы водяного пара и превратить его в жидкую воду.

Источник: gerlos/Flickr

Существуют и другие методы, включая использование осушителей или давления для достижения той же цели.

Как бы то ни было, эти устройства отличаются от аналогичных машин, таких как осушители, тем, что их основной задачей является удаление воды из воздуха для получения питьевой воды.

Такие машины имеют решающее значение в регионах мира, где чистой питьевой воды мало или ее очень трудно получить. Хотя большинство устройств AWG могут извлекать лишь небольшое количество питьевой воды, это намного лучше, чем отсутствие возможности получать безопасную воду на небольшом расстоянии от вашего дома.

Устройства, как правило, попадают в один из двух лагерей — с пассивным забором воды и с принудительным или силовым приводом. Первый тип, как правило, полагается на естественные перепады температур, а не на усиление проблемы с использованием внешнего источника питания.

Несмотря на то, что на сегодняшний день существуют очень сложные примеры, технология извлечения воды из воздуха на самом деле относительно старая. Например, мы знаем, что инки могли поддерживать свои города выше линии дождя, собирая росу и направляя ее в цистерны для последующего сбора и распределения с помощью примитивных водных изгородей. (о них позже).

Еще один интересный исторический пример — так называемый «воздушный колодец». Конструкции этих структур сильно различаются, и метод является полностью пассивным, не требующим внешнего источника энергии или движущихся частей.

Один интересный пример был разработан русским инженером Фридрихом Зибольдом примерно в 1900 году. Вдохновленный загадочными грудами древних камней возле разрушенного города Феодосия, Зибольд решил проверить свою гипотезу о том, что это были древние конденсаторы воды из воздуха.

Было обнаружено, что каждая груда древних камней покрывает примерно 9700 футов (900 м2) и связана с остатками терракотовых труб, которые, по-видимому, вели к колодцам и фонтанам в древнем городе. Зибольд пришел к выводу, что, должно быть, существовал какой-то древний метод пассивации сбора воды, и приступил к созданию современного примера, чтобы проверить свою гипотезу.

Его строительство было завершено примерно в 1912 году, и, как утверждалось, он мог производить около 360 литров воды в день — но никаких официальных данных не известно. Позже на базе произошла утечка, и эксперимент был завершен в 1915 году, прежде чем ее частично снесли. Это место было заново открыто в 1993 году и отремонтировано, но оказалось, что оно дает значительно меньше воды, чем предполагалось изначально.

Какие примеры технологии получения воды из воздуха можно привести?

Выше мы уже коснулись нескольких старых примеров, но современные генераторы произвольной формы имеют тенденцию быть более сложными. Вот несколько ярких примеров.

Этот список далеко не исчерпывающий и не имеет определенного порядка.

1. Сила жука может быть секретом

Источник: Solvin Zanko/Minden Pictures

Интересно, что, как и многие вещи, изобретенные людьми, природа обычно опережала нас в этом. Например, когда дело доходит до извлечения воды из воздуха, у пустынного жука Stenocara gracilipes есть элементарный, но эффективный механизм для выполнения этой, казалось бы, невыполнимой задачи.

Эти маленькие существа обитают в одном из самых засушливых и негостеприимных мест на Земле — в пустыне Намиб. В ответ они разработали стратегию извлечения воды из воздуха с помощью действия, называемого «греться в тумане» — поведение жука, при котором он наклоняет свое ухабистое тело к ветру, позволяя каплям воды конденсироваться из тумана на его тело.

Самый популярный

Эти капли затем стекают по надкрылью жука и направляются ему в рот. Эта стратегия невероятно эффективна и привлекла внимание ученых, пытающихся найти полезные методы обеспечения чистой водой сообществ по всему миру, испытывающих нехватку воды.

Изучая анатомию жука в мельчайших деталях, группа ученых попыталась воспроизвести структуру его брюшка с помощью 3D-печати. Они обнаружили, что чем меньше выпуклости и чем больше их количество, тем лучше поверхность удерживает влагу — короче говоря, больше площадь поверхности.

Но это была только часть истории. Команда обнаружила, что поверхность работает лучше всего, когда любая сконденсировавшаяся вода быстро стекает — именно в этом суть процесса с точки зрения жука.

Если эту технику можно будет усовершенствовать и усовершенствовать, а также масштабировать, теоретически ее можно будет использовать для обеспечения высокоэффективного пассивного метода обеспечения чистой водой некоторых мест по всему миру с дефицитом воды.

2. Генератор атмосферной воды Tsunami Product может производить сотни галлонов воды

Источник: Tsunami Products

В Калифорнии компании Tsunami Products (вашингтонская компания) удалось разработать инновационное устройство для получения воды из воздуха, которое, как они надеются, может помочь миллионам калифорнийцев получить доступ к чистой воде за копейки. доллар.

Пример системы принудительного конденсаторного типа, это устройство работает аналогично кондиционеру. На сегодняшний день примеры их устройств были установлены в домах, офисах, ранчо и других зданиях для осушения воздуха, извлечения водяного пара, а затем его фильтрации для питья.

По словам производителя, устройство работает, втягивая воздух «через ряд конденсирующих змеевиков, где водяной пар охлаждается в достаточной степени, чтобы достичь точки росы. Это преобразовывает водяной пар в капли».

Каждый блок затем пропускает воздух и воду через ряд специально запатентованных вытяжных камер, которые имеют ряд функций для дополнительной конденсации воды. Затем вся жидкая вода фильтруется от потенциальных загрязнителей (таких как патогены, пыльца и т. д.), а затем собирается в специальный резервуар для хранения, готовый к розливу.

Устройство лучше всего работает в районах с высокой влажностью, таких как туманные районы или береговая линия, и, в зависимости от размера устройства, оно способно производить от 200 до 1900 галлонов (от 900 до 8600 литров) воды в день.

К сожалению, эти устройства недешевы и стоят от 30 000 до 200 000 долларов. в зависимости от их мощности. Но это только начало финансовых затрат потенциального владельца.

Устройство также потребляет много энергии. Однако в сочетании с чистым источником энергии, таким как массив солнечных батарей, работа и углерод, затраты на машину можно сделать более разумными.

3. Рыбалка в воде туманными сетями

Источник: Pontificia Católica de Chile/Flickr

Еще один интересный метод извлечения воды из воздуха — использование тонких сетей. Этот простой метод, обычно возвышающийся над уровнем земли на столбах, используется как в сельском хозяйстве, так и для сбора питьевой воды.

Также известные как противотуманные сетки, такие устройства могут быть изготовлены из ткани из полиэтиленового волокна, которая улавливает конденсат из проходящего водяного пара. Затем сконденсированная вода направляется в сборные сосуды под сеткой.

Будучи полностью пассивными, противотуманные сети способны производить лишь относительно ограниченное количество воды и обычно жизнеспособны только в туманные дни. По этой причине этот метод обычно ограничивается горными районами, где теплый влажный воздух поступает с побережья вверх по крутым склонам и охлаждается, образуя густой туман.

Однако несколько лет назад исследователи из Университета Акрона, штат Огайо, совершили прорыв в этой технологии, которая могла значительно повысить эффективность таких систем. Они сделали сети из электропряденых полимеров, которые были запутаны вокруг фрагментов вспененного графита — немного похоже на спагетти, намотанные на маленькие фрикадельки.

Этот метод значительно увеличивает относительную площадь поверхности сетки, что позволяет конденсировать гораздо больше воды на поверхности для сбора. Система настолько эффективна, по словам ее создателей, что может производить до 180 литров воды на квадратный метр каждый день. Для сравнения, обычная противотуманная сетка обычно может производить около 30 литров в день.

4. DARPA разрабатывает интересный метод извлечения воды из воздуха

Источник: The U.S. Army/Flickr

В настоящее время DARPA разрабатывает метод извлечения воды из воздуха в количестве, достаточном для ежедневного снабжения 150 солдат. Эта технология, получившая название Atmospheric Water Extraction (AWE), будет использоваться для обеспечения питьевой водой ряда «военных, стабилизационных и гуманитарных нужд за счет разработки небольших, легких, маломощных, распределенных систем, которые извлекают питьевую воду из атмосферу для удовлетворения потребностей в питье отдельных лиц и групп, даже в чрезвычайно засушливом климате».

Находясь на стадии разработки, текущие предложения включают разработку масштабируемого сорбирующего материала, который сможет быстро извлекать воду из воздуха в максимально легком и энергоэффективном устройстве.

Согласно DARPA, «AWE будет удовлетворять потребности в воде в двух направлениях: экспедиционное и стабилизирующее. Экспедиционное подразделение будет обеспечивать достаточным количеством питьевой воды отдельного бойца, при этом параметры SWaP ограничены необходимостью мобильности и работы в суровых условиях. Стабилизация устройство обеспечит ежедневную потребность в питье до ~ 150 человек (т. е. компании или гуманитарной миссии) с требованиями SWaP, адаптированными к ресурсам, доступным для миссий такого масштаба».

5. Этот генератор атмосферной воды помогает доставлять воду в некоторые из самых засушливых мест на Земле

Источник: Aquaer

Восьмидесятилетний испанский изобретатель Энрике Вега изобрел собственную машину для подачи воды из воздуха после того, как в Испании во время 1990-е годы. Его устройство работает как кондиционер и может быть использовано для обеспечения чистой водой людей, живущих в некоторых из наиболее засушливых мест на Земле.

Машина активно охлаждает окружающий воздух для конденсации чистой питьевой воды. Улучшив свою конструкцию, чтобы она могла работать при более высоких температурах окружающей среды, Вега в 2004 году основал компанию Aquaer, чтобы представить свое устройство платным клиентам.

Самый маленький вариант его изобретения способен производить около 50-70 литров воды в день, но у него есть гораздо более крупная машина, которая может производить около 5000 литров в день.

Вега и его компания также объединились с неправительственной организацией (НПО) Water Inception, чтобы поставить машины в бедные водой районы по всему миру. Недавно 500-литровая машина была предоставлена ​​лагерю беженцев недалеко от Триполи в Ливане.

В настоящее время неправительственная организация пытается собрать средства для предоставления солнечных батарей, чтобы помочь с эксплуатационными расходами устройства.

6. Эта машина для подачи воды из воздуха может работать 24 часа в сутки

Изображение пилотного конденсатора, используемого в ETH Zurich. Источник:  ETH Zurich/Iwan Hächler

Новая технология, разработанная исследователями из ETH Zurich, позволила разработать генератор воды из воздуха, который, как они утверждают, может работать в течение всего дня полностью пассивно. Обманчиво простая по конструкции, эта машина использует комбинацию слоев специального полимера и серебра, чтобы придать стеклу особые свойства, которые заставляют воду конденсироваться из воздуха.

Покрытия наносятся на стекло, помещенное в специальный конусообразный радиационный экран, который позволяет стеклу пассивно охлаждаться на 9 градусов по Фаренгейту (15 градусов по Цельсию) ниже температуры окружающей среды для любого конкретного региона. Это создает перепад температур, который, в свою очередь, вызывает конденсацию воды из воздуха, где влага задерживается под конусом.

Чтобы помочь в сборе воды, команда также разработала специальное водоотталкивающее покрытие для нижней стороны стекла, которое быстро облегчает образование капель воды, которые затем могут стекать и собираться.

По словам исследователей, весь процесс не требует затрат энергии и отлично работает даже днем ​​благодаря радиационному экрану.

Пилотные исследования показали, что устройство может собирать до 1,8 жидких унций (53 мл) воды на квадратный фут (одну десятую квадратного метра) поверхности стекла в час в идеальных условиях. Неплохо.

7. Эта машина для сбора влаги производит чистую воду с использованием солнечной энергии

Источник:  Инженерная школа Кокрелла, Техасский университет в Остине

Еще один интересный генератор воды из воздуха был недавно представлен исследователями Техасского университета в Остине. Основанная на принципе так называемой «супергубки», эта машина использует солнечную энергию для производства питьевой воды из воздуха.

Внутренние части машины изготовлены из специального гибридного гидрогелевого и гелевого полимерного материала, который очень хорошо удерживает жидкую воду. Используя этот материал, машина может всасывать воду из воздуха и безопасно хранить ее, готовую к извлечению.

Когда из геля нужно набрать воду, все, что вам нужно сделать, это нагреть его.

«Мы разработали полностью пассивную систему, в которой все, что вам нужно сделать, это оставить гидрогель снаружи, и он будет собирать воду», — сказал Фэй Чжао, исследователь с докторской степенью и соавтор исследования. «Собранная вода будет храниться в гидрогеле до тех пор, пока вы не подвергнете ее воздействию солнечного света. Примерно через пять минут под естественным солнечным светом вода высвобождается».

Текущие испытания конструкции позволили произвести около 50 литров гидрогеля на кг, что должно быть более чем достаточно для большинства бытовых применений. В случае коммерческого производства этот метод может изменить правила игры во многих регионах мира, испытывающих нехватку воды, особенно в сочетании с солнечной энергией.

Его также можно использовать для значительного улучшения существующих методов сбора воды, делая их более эффективными и менее энергозатратными.

Ю и его команда уже подали заявку на патент.

8. Углеродные стержни могут быть секретом сбора воды из сухого воздуха

Источник: PNNL

Несколько лет назад Тихоокеанские северо-западные национальные лаборатории (PNNL) представили новый метод извлечения воды из воздуха. Этот новый метод, обнаруженный совершенно случайно, использует наностержни на основе углерода для адсорбции воды при низкой влажности.

Удивительно, но стержни самопроизвольно выбрасывают около половины любой захваченной воды, когда относительная влажность превышает 50-80%. Выталкивание воды полностью обратимо и связано с межфазными силами между ограниченными поверхностями стержня.

Удивительно, но это открытие произошло совершенно случайно, когда химик Сатиш Нуне изучал наностержни с помощью прибора для анализа паров. Он был удивлен, обнаружив, что стержни, по-видимому, работают в отличие от других рецепторов воды, поскольку сборка стержней фактически теряла массу по мере увеличения внешней влажности. Очевидно, это было неожиданностью, но более внимательное изучение показало, что такое странное поведение было следствием переменного расстояния между стержнями.

При низкой влажности стержни могут сохранять относительно большое расстояние между собой, что позволяет воде прилипать к ним. Однако по мере повышения влажности капиллярное действие воды сближает стержни, которые, в свою очередь, выдавливают и вытесняют любую воду, прилипшую к стержням.

Интересно, что подобный процесс предполагался еще в 1990-х годах, но до сих пор из этого ничего не вышло. Теперь есть надежда, что это странное явление можно каким-то образом использовать в больших масштабах для сбора воды в засушливых пустынных районах.

9. Эта машина на базе транспортного контейнера выиграла конкурс Water Abundance XPRIZE

Источник:  The Skysource/Skywater Alliance

Разработанное компанией WEDEW, это устройство выиграло конкурс Water Abundance XPRIZE стоимостью 1,75 млн долларов еще в 2018 году как наиболее доступное. решение для смягчения растущего водного кризиса в мире. Машина способна производить не менее 2000 литров воды из атмосферы каждый день, и все это из органических отходов.

XPrize спонсируется TATA Group и Австралийской группой помощи.

Не только это, устройство стоит чуть больше 2 центов за литр мощности. Размещенный внутри транспортного контейнера, этот AWG может создавать и поддерживать влажную среду внутри контейнера, а также производить чистую питьевую воду с помощью устройства под названием Skywater.

Еще один пример активного генератора воды из воздуха. Эта система использует газ из биомассы для создания и поддержания влажной среды внутри контейнера посредством процесса, называемого пиролизом. В качестве топлива для машины можно использовать практически любые органические отходы, включая материалы растительного и животного происхождения, древесную стружку или ореховую скорлупу. По мере разложения органического материала выделяется водяной пар, который задерживается в контейнере и извлекается из воздуха.

Устройство производит не только питьевую воду, но и богатые питательными веществами отходы, называемые биоуглем, которые можно использовать в качестве сильнодействующего природного удобрения для сельскохозяйственных культур.

9. Эти бутылки с водой могут наполняться из самого окружающего воздуха

Источник: Fontus

Еще один интересный AWG — самозаполняющаяся бутылка для воды под названием Fontus Airo. Идеально подходящие для людей, которые не любят ничего, кроме отдыха на свежем воздухе, эти бутылки могут наполниться менее чем за час.

Бутылки были разработаны австрийским инженером-технологом Кристофом Ретезаром, чтобы обеспечить простой способ снабжения безопасной водой регионов мира, испытывающих нехватку воды. В отличие от некоторых других решений в этом списке, технология бутылок относительно проста и, что наиболее важно, портативна.

Бутылка работает, пропуская влажный воздух внутрь устройства, в результате чего воздух подвергается воздействию так называемых гидрофобных «зубов». Напоминая щетину зубной щетки, эти «зубы» заставляют водяной пар конденсироваться из воздуха, образуя капли воды, готовые к сбору.

Еще один пример активного генератора сигналов произвольной формы. Питание обеспечивается небольшой аккумуляторной батареей на солнечной панели, встроенной в устройство. По словам ее создателя, бутылка наиболее эффективна при температуре от 86 градусов по Фаренгейту (30 градусов по Цельсию) до 104 градусов по Фаренгейту (50 градусов по Цельсию) и при влажности от 80 до 90%.

В течение часа Фонтус может произвести примерно 0,5 кварты (примерно 1/2 литра) воды. С момента разработки продукт был представлен на рынке как велосипедистам, так и любителям пеших прогулок.

И это, энтузиасты воды из воздуха, ваш удел на сегодня. Далекая от научно-фантастических фильмов, таких как «Звездные войны», технология буквального извлечения воды из воздуха является очень реальной и очень многообещающей областью технологий, помогающей обеспечить живительной водой многие части мира.