«Вихревой родник»: ученые из Самары изобрели установку, производящую из воздуха 800 литров пресной воды в сутки

Жажда жизни

«Для чего нужно добывать воду в пустыне – вопрос риторический, но кому она сейчас может там понадобиться? Кто колесит в пустынных песках по своей воле столько, чтобы пришлось искать воду? Ведь для дальних поездок есть самолеты, пароходы и прочий транспорт», – так рассуждает житель российского мегаполиса, привыкший минимум раз в неделю нежиться в ванне и ежедневно запускать стиральную машину. Оказывается, сейчас больше миллиарда человек страдает от недостатка пресной воды.

Читайте также из рубрики Наука: Психическое состояние человека определят по его речи благодаря разработке саратовских ученых

По данным ООН, почти 80% болезней в развивающихся странах и 10% во всем мире связаны именно с обеспечением водой. От ее нехватки ежедневно умирают около 14 тыс. человек, в том числе 5 тыс. детей, не говоря уже о том, скольких «жажда» заставляет мигрировать в поисках более подходящих условий жизни.

Больше всего в живительной влаге нуждаются регионы с высокой температурой воздуха. В том числе пустыни, которые, вопреки стереотипам, не безлюдны. Только в южноамериканской Атакаме, где дождь идет всего несколько раз в тысячу лет, проживает более миллиона человек. Обитаема и Долина Смерти в США, где была зафиксирована самая высокая температура воздуха на Земле +56,7°С.

Среднестатистическая африканская семья потребляет 23 литра нефильтрованной воды в день. По этим меркам семья Махамаду из Нигера может считаться почти элитой. Им повезло жить в деревне, мимо которой несет свои мутные воды река Нигер. Мариама, мать троих детей, которая два года назад переболела холерой, каждый день радует свою семью тремя бутылями грязной воды объемом 19 литров, которую приходится дополнительно фильтровать с помощью подручных средств.

Фото: Halden Krog / AP

Страшный День Зеро

Весной 2018 года Кейптаун, город на юге Африки, пережил самую сильную засуху за свою историю. По расчетам ученых, такие затяжные периоды без дождей бывают раз в 325 лет. Жители города готовились к так называемому Дню Зеро (Zero в переводе с англ. – ноль), когда город мог остаться совсем без воды.

Житель Кейптауна Праванайя Пиллай рассказал о том, как приходилось экономить в ожидании «водного апокалипсиса»: «Воду в унитазе я смывал не каждый раз, а только после 6-8 походов в туалет по-маленькому, причем только водой, которая осталась после того, как кто-то из членов семьи принял душ, постирал или помыл что-то в раковине. Принимать душ приходилось с перерывами: облился – выключил - намылился – смыл. Без мытья головы на это уходило 5 литров воды, а с мытьем – 10 литров. Стирать каждый день было расточительством, несмотря на жару, ходили в одной и той же одежде неделю».

Читайте также из рубрики Наука: «Радиодозор»: томские ученые разработали прибор для поиска людей под завалами

Человечество уже давно озаботилось проблемой водоснабжения. Сегодня благодаря развитию технологий есть возможность реализовывать грандиозные проекты, такие как системы доставки воды в отдаленные регионы и заводы по опреснению. Несмотря на это, в мире по-прежнему есть места, для которых эти решения не актуальны просто потому, что туда не добраться привычными современному человеку способами. Никакие трезвые экономические расчеты не позволят провести водопровод в эфиопское поселение Даллол, куда можно попасть, используя лишь караванные пути, предназначенные для сбора и доставки соли.

Поэтому, помимо глобальных проектов, научное сообщество упорно «бьется» над созданием дешевых, а главное мобильных источников получения воды, которые можно было бы с легкостью использовать в далекой небольшой и при этом самой нуждающейся деревне.

Фото: Halden Krog / AP

Выжать максимум из воздуха

Чаще всего воду предлагают добывать прямо из воздуха, так как в атмосфере содержится от 12 до 16 тыс. куб. км влаги. Это сопоставимо с объемом крупнейшего мирового природного водохранилища – Великих озер Северной Америки. Все идеи, связанные с «выжимкой» воды из воздуха, основаны на принципе конденсации, то есть охлаждения влажного воздуха, в результате чего водяные пары превращаются в капельки, которые мы обычно называем росой.

Правда, все современные установки, получающие воду таким образом, требуют для работы обязательную точку электропитания, а также влажности воздуха хотя бы 50%. Сотрудники кафедры теплотехники и тепловых двигателей Самарского университета им. Королева решили эту проблему и изобрели уникальную установку для получения воды из воздуха, которая не требует особых условий для работы, и назвали ее «Вихревой родник».

Идею ученые подчерпнули из записей арабских путешественников, сделанных в VII веке. В них говорилось о необычной конструкции колодцев, где пополняли свои запасы питьевой воды караваны, шедшие по Великому шелковому пути. Колодцы стояли вдоль всего пути на расстоянии 12-15 км друг от друга. В каждом из них воды было достаточно для того, чтобы напоить 200 верблюдов.

Фото: Nic Bothma /  EPA-EFE

«Вихревой родник» ученых из Самары делается из пластмассы, имеет высоту 6-10 м и диаметр до 2 м. Работает он следующим образом: ветер с помощью «генератора вихря» закручивается в вихревой поток. Формируемый вихрь охлаждается с помощью «вихревого холодильника» до «точки росы», которая в виде чистой дистиллированная воды выпадает на стенки установки и стекает в водосборник. По мере накопления воды в водосборнике она отводится потребителю.

Использование этих технологий дает российской установке ряд уникальных преимуществ, таких как оптимальный размер, автономность, экологичность, бесперебойность работы и экономность, поскольку «Вихревой родник» функционирует исключительно за счет естественных ресурсов – энергии ветра и солнца. «Наша установка не требует средств на эксплуатацию. Необходимы лишь разовые минимальные вложения на ее сборку и монтаж», – отмечают сотрудники Самарского университета.

Читайте также из рубрики Наука: Спасение утопающих: ученые создали плот для спасения с тонущих самолетов

Кроме того, помимо воды изобретение вырабатывает еще и электроэнергию. Осушенный воздух не просто выводится наружу, а подается наверх через трубу вентури, в которой установлен вентилятор. Он вырабатывает электроэнергию, которая используется для работы насоса, подающего воду потребителям.

Влажность воздуха необходимая для получения воды с помощью «Вихревого родника» может не превышать 10%. Для сравнения – рекомендуемая комфортная влажность воздуха в помещении составляет 60%, а влажность воздуха обычная для Петербурга 80-90%.

В течение суток «Вихревой родник» производит чуть более 800 литров чистой холодной воды. Если хотя бы один такой аппарат получится установить в Нигере – в деревне, где живет семья Махамаду, то проблему дефицита питьевой воды получилось бы решить. Исходя из среднесуточной потребности организма, равной примерно 2-3 литрам воды в день, один «Вихревой родник» может вдоволь напоить чистой водой 228 людей.