Содержание
Как получить питьевую воду из воздуха? | Мир вокруг нас
Для опреснения морской воды нужны значительные затраты электричества. К тому же оборудование таких установок стоит весьма дорого. Проекты по доставке из Антарктиды айсбергов (например, в Африку и в страны Европы) тоже очень затратные в части финансов. Реки и открытые водоемы использовать для подачи питьевой воды опасно из-за высокой степени их загрязненности промышленными и химическими веществами. Мир пришел к ситуации, когда великой драгоценностью становится обычная питьевая вода.
В странах Африки и Азии население вынуждено пить плохо очищенную от примесей воду. При этом сама очистка зачастую ведется устаревшими способами. В Китае, Индии и других перенаселенных странах вообще нет такого понятия, как качество питьевой воды.
Фото: Depositphotos
Острая нехватка питьевой воды заставила ученых искать пути решения проблемы.
Путей этих несколько:
- перевод промышленности на полностью замкнутый цикл водопользования;
- ограничение аграрной сферы с посевами культур, нуждающихся в большом количестве воды;
- сокращение расхода питьевой воды на бытовые нужды;
- разработка и внедрение устройств по получению питьевой воды из воздуха.
Однако, если внимательно проанализировать исторические документы, выяснится поразительный факт. Оказывается, технология получения чистой воды из воздуха появилась много тысяч лет назад, но потом по ряду причин была забыта.
Главной причиной стало то, что в прежние времена острого дефицита питьевой воды не было. Так что строить относительно трудоемкие сооружения «отжатия» воды из воздуха не имело особого смысла. Хотя в некоторых засушливых местах их строили. Например, в Крыму. Археологи нашли эти сооружения, но долгое время не могли понять их предназначение.
Крым. Ручей в горах
Фото: Depositphotos
По своей сути это были генераторы воды. В скалах пробивали пещеры и в них в виде пирамид складывали камни. Пещеры втягивали в себя воздух снаружи и пропускали его через эти пирамиды. Воздух охлаждался и в виде капель оседал на камнях. Дальше капли собирались в вытекающие из пещер ручейки.
По мере освоения в Крыму подземных источников воды о древней технологии забыли — пещерные генераторы пришли в полное разрушение.
Похожая технология действовала и в других местах планеты. Достаточно было сложить (даже на открытом месте) пирамиды камней таким образом, чтобы они продувались воздухом. Капли оседали на самом низу и при наличии канавок в почве могли вытекать куда-либо. Скажем, под огородные растения или в кувшин.
Все зависело только от размера и количества камней. Ну и, конечно, от степени влажности воздуха. Конденсат можно было собрать даже простейшим способом — подставив внутрь каменной пирамиды какую-либо емкость. При ее наполнении вода начинала стекать в канавки для полива.
И. И. Шишкин, «Ручей в Гурзуфе», 1879 г.
Фото: artchive.ru
Изобретение моторов разного типа привело к тому, что древнейшая технология стала не нужна, поскольку каменные пирамиды отнимали часть земли и требовали усилий для поддержания в рабочем состоянии (из-за перепада температур камни трескались и со временем разваливались на части).
Достоверно известно, что в Феодосию и в некоторые другие города Крыма питьевая вода текла по керамическим трубам издалека. Это была чистейшая вода из конденсата.
Остатки этих труб археологи еще находят.
Получается, что простейший кондиционер был придуман людьми в глубокой древности. Охлаждающим элементом в нем были камни. Вместо холода это устройство давало воду. Пещерные города Крыма (а их известно несколько) могли успешно отражать набеги кочевников, так как совершенно не зависели от того, где в горной местности найти источник воды. Кочевники же эту проблему так и не решили и отступали с лошадьми на равнину. Пещерные города пали только с появлением новых методов их осады.
Специалисты Крымского федерального университета придумали установку, которая работает по принципу конденсации воды из воздуха. Эксперименты ведутся недалеко от Фороса. Установка состоит из двух частей. Фактически это две большие секции полых трубок. В одну из секций поступает теплый воздух и направляется в секцию для охлаждения, зарытую в грунт на глубину примерно два метра.
Здесь собираются капли конденсата и вытекают наружу водой, готовой к употреблению, так как, по сути, это обычная роса. Она слабо минерализована и не требует никакой очистки.
Аналогичные опыты ведутся и специалистами Ростовского федерального университета. Интересно то, что идея получения воды из воздуха стала уже международной. В Калифорнийском университете (США) ученые создали компактную опытную переносную установку. Основа установки — пористый гибридный материал нового типа, хорошо впитывающий в себя влагу. При насыщении конденсатом избыток влаги начинает стекать в емкость. За сутки установка в обычной комнате дает более литра питьевой воды, не требующей фильтрации. Влага впитывается преимущественно ночью, а отдается в основном днем, когда устройство нагревается солнечным светом и начинается активное выделение конденсата.
СМИ сообщают, что такие же опыты делаются и в других научных центрах мира. Видимо, в скором времени генераторы питьевой воды из воздуха станут вполне обычными в нашей жизни. Ведь всё новое — хорошо забытое старое. Разве не так?
Теги:
питьевая вода,
чистая вода,
решение проблем,
конденсат
Добыча воды из воздуха в Израиле
Подписаться на Telegram
Израильская компания Water Gen будет добывать воду из воздуха.
В основе технологии — сбор воды, конденсирующейся из охлаждаемого воздуха. Благодаря ей, компания добывает воду не только из домашних кондиционеров, но и автомобильных.
Также в компании научились осушать воздух, а заодно разработали портативные очистители на аккумуляторах для получения питьевой воды из несолёных источников.
Недавно технологиями израильтян заинтересовались в странах, где дефицит питьевой воды ощущается наиболее остро. Одной из них стал Вьетнам, чьё почти сто миллионное население страдает от нехватки воды, вызванной загрязнениями источников, плохой инфраструктурой и растущими сельскохозяйственными потребностями.
В рамках подписанного соглашения стоимостью 150 миллионов долларов, компания обеспечит вьетнамскую столицу технологиями, позволяющими производить десятки тысяч литров воды в день. В планах также развернуть во Вьетнаме завод, производящий генераторы воды для обеспечения ими регионального рынка и участие в процессе опреснения воды для вьетнамской столицы.
Также компания снабдит питьевой водой отдалённые индийские деревни, которую будут добывать из влажного воздуха за счёт солнечной энергии.
Первый, кто занялся этим вопросом — обычный израильский инженер, бывший житель Советского союза разработал технологию, позволяющую в буквальном смысле получать воду из воздуха.
Его изобретение уже заинтересовались израильских военных. Неказистая башня среди сельских построек, вся обмотана поролоном и липкой лентой.
Она совершенно не выглядит, как революционное изобретение. А меж тем, это экспериментальная установка по добыче воды из воздуха Аркадий Левин, изобретатель: — На данной установке можно получать в зависимости от диаметра трубы — от ста до четырёхсот литров воды.
— В день?
— В день!
Аркадий Левин докторскую диссертацию по проблемам термодинамики защитил ещё при Советском Союзе. В Израиле додумался, как применить свои идеи на практике. Под землёй температура значительно ниже, чем на поверхности. При помощи турбины, которую вращает ветер, в скважину закачивают воздух. Из-за перепада температур он конденсируется, а появившаяся вода собирается в ёмкости.
Датчик определяет насколько заполнилась скважина и включает насос. Чем теплее на улице, тем больше получается конденсата. При этом электричества требуется минимум, только для работы насоса.
Ломаться практически нечему, механизмов нет. Насосом управляет автоматика, присутствие человека не требуется. Экспериментальных скважин — две. На одной добывают воду, другая работает, как холодильная установка.
Попутно был открыт довольно необычный побочный эффект, установка может работать ещё и как кондиционер. Вот смотрите: включаем насос, он подаёт в скважину воздух. Оттуда по этой синей трубе вытекает вода, а из этого отверстия идет холодный воздушный поток. То есть она работает и как насос по добыче воды и как кондиционер. Таким принципиально новым способом водоснабжения и охлаждения заинтересовались, в первую очередь, в Африке — где очень жарко, а воды катастрофически не хватает.
Проявили внимание к проекту и военные, им нужны переносные установки для добычи воды в полевых условиях.
Беньямин Давидов — куратор проекта: Думаю, проект будет воплощён в жизнь. Технологии, как добывать воду из воздуха — известны давно. Но они очень сложные и чрезвычайно дорогостоящие. Решение Левина один из специалистов Беер-Шевского университета назвал «гениальным по своей простоте».
Ведь главный его ресурс — подземный холод — всегда под ногами.
Источник
Подписаться на Telegram
Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓
Поделиться на Facebook
Воздух-Вода — Акво
ВОЗДУХ-ВОДА
Вы, наверное, уже слышали об этой революционной технологии — конденсации.
Akvo AWGs производит воду, используя свою запатентованную новаторскую технологию воздух-вода, которая создает неограниченное количество чистой питьевой воды из воздуха.
Исследовать
КАК ЭТО РАБОТАЕТ
Наука получения воды из воздуха
Самым богатым источником пресной воды является атмосфера Земли. Когда атмосферная влага конденсируется, она выпадает в виде дождя. Akvo® воспроизводит этот естественный процесс конденсации, имитируя точку росы, что позволяет производить воду непрерывно, даже в условиях низкой влажности.
Наша уникальная технология использует оптимизированные методы осушения для извлечения и конденсации влаги в воздухе для производства здоровой, очищенной питьевой воды.
Шаг 1.
Воздух из атмосферы
Шаг 2.
3 Слои. Фильтр
Этап 6.
Чистая питьевая вода
Операционная среда
Воздух-вода
Генераторы атмосферной воды AKVO зависят от влажности и температуры. Выход воды увеличивается с увеличением влажности и наоборот. Идеальны теплые прибрежные районы с повышенной влажностью.
Идеальная рабочая среда
Температура
25°C — 32°C
Относительная влажность
70% — 75%
Может также работать на
Температура
18°C — 45°C
Относительная влажность
35% — 40%
Сколько воды?
Калькулятор производства воды по температуре и относительной влажности.
Калькулятор воды
Часто задаваемые вопросы
Часто задаваемые вопросы
Что такое технология воздух-вода?
Технология «воздух-вода» представляет собой процесс преобразования водяного пара в воздухе (влажности) в воду.
Генераторы атмосферной воды Akvo воспроизводят этот естественный процесс конденсации, имитируя точку росы, что позволяет производить воду непрерывно, даже в условиях низкой влажности.
Как воздухо-водяные установки Akvo производят воду?
Приблизительно 3100 кубических миль (ми3) или 12,900 кубических километров (км3) воды в атмосфере. Водяной пар — неограниченный ресурс, постоянно пополняемый гидрологическим циклом природы. Генераторы атмосферной воды Akvo могут извлекать воду из воздуха неограниченное время, не затрагивая планету.
Каковы наилучшие условия для приготовления воды?
Двумя ключевыми компонентами для производства воды являются влажность и температура. Для достижения наилучших результатов важно, чтобы ваша машина находилась в хорошо проветриваемом помещении. Идеальные рабочие условия – это температура от 21ºC до 32ºC и относительная влажность от 40% до 100%.
Что происходит при низкой влажности воздуха?
При низкой влажности все воздухо-водяные агрегаты перестают работать.
Машины АКВО не предназначены для сухого или холодного климата и не продаются там. Обычно бывают дни с низкой влажностью даже в идеальных регионах мира.
Какая гарантия?
Генераторы атмосферной воды АКВО имеют ограниченную гарантию производителя сроком на 1 год. Ваш местный дистрибьютор предлагает план регулярного технического обслуживания и обслуживания.
Какой срок службы генераторов атмосферной воды АКВО?
При надлежащем обслуживании генераторы атмосферной воды АКВО могут работать несколько лет. Сопоставимый со сроком службы автомобиля или крупной бытовой техники, генератор атмосферной воды Akvo должен прослужить от 10 до 15 лет. Подвижных частей очень мало. Срок службы машин будет зависеть в первую очередь от технического обслуживания компрессора.
Каковы требования к мощности генераторов атмосферной воды Akvo?
Машина Akvo 1000 LPD работает примерно на 7-10 киловатт в час. Он работает на частоте 50 или 60 Гц и напряжении 208–240 В (однофазный) или 380–440 В (3-фазный).
Эта мощность может подаваться напрямую или от генератора для портативности.
Как генератор атмосферной воды АКВО фильтрует примеси из воздуха?
Генераторы атмосферной воды АКВО оборудованы антимикробным воздушным фильтром для очистки воздуха от примесей. Вода дополнительно очищается на более поздних стадиях процесса с помощью озона.
Посмотреть в действии
Забронировать демонстрацию
Имя (обязательно)
Электронная почта (обязательно)
Телефон (обязательно)
Choose your Location (required)
Select CountryAfghanistanAland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua And BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamas TheBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia and HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCongo The Democratic Republic Of TheCook IslandsCosta RicaCote D’Ivoire (Ivory Coast)Croatia (Hrvatska)CubaCyprusCzech РеспубликаДанияДжибутиДоминикаДоминиканская РеспубликаВосточный ТиморЭквадорЕгипетСальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские островаФарерские островаФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские Южные ТерриторииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГватемалаГернси и А lderneyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard and McDonald IslandsHondurasHong Kong S.
A.R.HungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea NorthKorea SouthKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacau S.A.R.MacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMan (Isle of)Marshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlands AntillesNetherlands TheNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestinian Territory OccupiedPanamaPapua new GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairn IslandPolandPortugalPuerto RicoQatarReunionRomaniaRussiaRwandaSaint HelenaSaint Kitts And NevisSaint LuciaSaint Pierre and MiquelonSaint Vincent And The GrenadinesSaint-BarthelemySaint-Martin (French часть)СамоаСан-МариноСао-Томе и ПринсипиСаудовская Аравия aSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth GeorgiaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard And Jan Mayen IslandsSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTogoTokelauTongaTrinidad And TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks And Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited StatesUnited States Minor Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVatican City State (Holy See)VenezuelaVietnamVirgin Islands (British)Virgin Islands (US)Wallis And Futuna IslandsWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe
Система на солнечной энергии извлекает питьевую воду из «сухого» воздуха | MIT News
Исследователи из Массачусетского технологического института и других организаций значительно увеличили производительность системы, которая может извлекать питьевую воду непосредственно из воздуха даже в засушливых регионах, используя тепло солнца или другого источника.
Система, основанная на проекте, первоначально разработанном три года назад в Массачусетском технологическом институте членами той же команды, приближает процесс к чему-то, что могло бы стать практическим источником воды для отдаленных регионов с ограниченным доступом к воде и электричеству. Выводы описаны сегодня в журнале Джоуль , в статье профессора Эвелин Ванг, заведующей кафедрой машиностроения Массачусетского технологического института; аспирантка Алина ЛаПотин; и шесть других в Массачусетском технологическом институте, а также в Корее и Юте.
Более раннее устройство, продемонстрированное Ван и ее коллегами, обеспечило проверку концепции системы, которая использует разницу температур внутри устройства, чтобы позволить адсорбирующему материалу, который собирает жидкость на своей поверхности, втягивать влагу из воздуха. ночью и отпустить на следующий день. Когда материал нагревается солнечным светом, разница температур между нагретым верхом и затененной нижней стороной заставляет воду высвобождаться обратно из адсорбирующего материала.
Затем вода конденсируется на сборной пластине.
Но это устройство требовало использования специальных материалов, называемых металлическими органическими каркасами, или MOF, которые дороги и ограничены в поставках, а производительность системы была недостаточной для практической системы. Исследователи говорят, что благодаря включению второй стадии десорбции и конденсации и использованию легкодоступного адсорбирующего материала производительность устройства значительно увеличилась, а его масштабируемость как потенциально широко распространенного продукта значительно улучшилась.
Ван говорит, что команда считала: «Хорошо иметь небольшой прототип, но как мы можем преобразовать его в более масштабируемую форму?» Новые достижения в дизайне и материалах привели к прогрессу в этом направлении.
Вместо MOF в новой конструкции используется адсорбирующий материал, называемый цеолитом, который в данном случае состоит из микропористого алюмофосфата железа. Этот материал широко доступен, стабилен и обладает надлежащими адсорбирующими свойствами, чтобы обеспечить эффективную систему производства воды, основанную только на типичных колебаниях температуры днем и ночью и нагреве солнечным светом.
Двухступенчатая конструкция, разработанная LaPotin, позволяет разумно использовать тепло, выделяемое при смене фазы воды. Солнечное тепло собирается пластиной солнечного поглотителя в верхней части коробчатой системы и нагревает цеолит, высвобождая влагу, которую материал захватил за ночь. Этот пар конденсируется на пластине коллектора — процесс, который также выделяет тепло. Коллекторная пластина представляет собой медный лист непосредственно над вторым слоем цеолита и в контакте со вторым слоем цеолита, где теплота конденсации используется для выпуска паров из этого последующего слоя. Капли воды, собранные с каждого из двух слоев, могут быть собраны вместе в сборный резервуар.
При этом общая производительность системы с точки зрения ее потенциальных литров в день на квадратный метр площади сбора солнечной энергии (LMD) примерно удваивается по сравнению с предыдущей версией, хотя точные показатели зависят от местных колебаний температуры, солнечный свет и уровень влажности.
По словам Вана, в первоначальном прототипе новой системы, испытанном на крыше Массачусетского технологического института до ограничений, связанных с пандемией, устройство производило на «порядки» больше воды, чем предыдущая версия.
В то время как аналогичные двухступенчатые системы использовались для других применений, таких как опреснение, Ван говорит: «Я думаю, что никто на самом деле не преследовал этот путь» использования такой системы для сбора атмосферной воды (AWH), поскольку такие технологии известны. .
Существующие подходы AWH включают сбор тумана и сбор росы, но оба имеют существенные ограничения. Сбор тумана работает только при 100-процентной относительной влажности и в настоящее время используется только в нескольких прибрежных пустынях, в то время как сбор росы требует энергоемкого охлаждения, чтобы обеспечить холодные поверхности для конденсации влаги, и по-прежнему требует влажности не менее 50 процентов, в зависимости от на температуру окружающей среды.
В отличие от этого, новая система может работать при уровне влажности всего 20 процентов и не требует никаких дополнительных затрат энергии, кроме солнечного света или любого другого доступного источника низкопотенциального тепла.
ЛаПотин говорит, что ключом является эта двухступенчатая архитектура; теперь, когда его эффективность была продемонстрирована, люди могут искать еще лучшие адсорбирующие материалы, которые могли бы еще больше увеличить производительность. Нынешняя производительность около 0,8 литра воды на квадратный метр в день может быть достаточной для некоторых применений, но если эту скорость можно улучшить с помощью некоторых дополнительных настроек и выбора материалов, это может стать практичным в больших масштабах, говорит она. . По словам Вана, уже разрабатываются материалы, которые обладают адсорбционной способностью примерно в пять раз большей, чем этот конкретный цеолит, и могут привести к соответствующему увеличению выхода воды.
Команда продолжает работу по совершенствованию материалов и конструкции устройства, а также по его адаптации к конкретным приложениям, например, портативной версии для военно-полевых операций.
Двухступенчатая система также может быть адаптирована к другим методам сбора воды, которые используют несколько тепловых циклов в день, питаются от другого источника тепла, а не от солнечного света, и, таким образом, могут производить более высокие дневные объемы производства.
«Это действительно интересная и технологически значимая работа», — говорит Гуйхуа Ю, профессор материаловедения и машиностроения Техасского университета в Остине, не участвовавший в этой работе. «Это представляет собой мощный инженерный подход к проектированию двухступенчатого устройства AWH для достижения более высокого выхода воды, что делает шаг ближе к практическому производству воды с использованием солнечной энергии», — говорит он.
Ю добавляет: «Технически прекрасно, что можно повторно использовать тепло, выделяемое просто благодаря этой двухступенчатой конструкции, чтобы лучше удерживать солнечную энергию в системе сбора воды, чтобы повысить энергоэффективность и ежедневную производительность воды.