Водяные мельницы

Воду надо ценить и не лить почём зря. В современном мире об этом знают даже дети. Городскому жителю проще всего оценить всю значимость этого суждения, если представить себя в пустыне, где воду можно достать только лишь из-под земли и из воздуха. И то при определённой сноровке. Но мы расскажем не о способах сбора чистой воды в экстремальных обстоятельствах, а об устройствах, которые облегчают жизнь людей, добывая её из воздуха.

Сколько раз уже говорилось, что чистая, пригодная к употреблению вода – основа всей жизни на Земле и с каждым годом становится всё более и более редкой. Что в скором времени войны будут разворачиваться не из-за нефти и прочих полезных ископаемых, а именно из-за неё родимой?..

Уже сейчас примерно один человек из пяти испытывает трудности с нехваткой питьевой воды. И даже горожанам, привыкшим к комфорту, предоставляемому современными системами водоснабжения, не стоит об этом забывать.

Как там говорили на уроках географии? "Большая часть поверхности Земли покрыта водой…" А это примерно 326 миллионов кубических миль воды. 97% из них – солёная из морей и океанов, и лишь 3% — пресная. Но и из этой части 99,3% находятся в виде льда, а половина того, что осталось, – под землёй.

Круговорот воды в природе и участие в нём генераторов воды из воздуха (иллюстрация AirWater Corporation).

К 2025 году девять миллиардов человек на планете будут делить всё то же количество доступной воды. Большинство из них будут жить в больших перенаселённых городах, оказывая гигантское давление на местные водные ресурсы.

А если вспомнить о том, что городские водопроводы постоянно приходится чинить, латать и обновлять, то будущее кажется совсем уж чёрным и незавидным.

Так где же взять чистую воду? В воздухе содержится, по разным оценкам, от 12 до 16 тысяч кубических километров влаги (или 0,000012% всей воды на Земле). Этот объём можно сравнить с количеством воды в Великих озёрах Северной Америки (самом крупном природном хранилище пресной воды в мире).

Между тем во многих даже самых бедных и густонаселённых странах мира воздух настолько влажный и тёплый, что воду можно было бы конденсировать прямо из него.

Кубический метр воздуха содержит (в зависимости от влажности) от 4 до 25 граммов водяных паров. Существующие ныне установки могут собрать в среднем около 20-30% от этого количества. Самые лучшие условия для них (высокие влажность и температура) – в странах, расположенных в пределах 30 градусов широты от экватора.

Так как природа постоянно пополняет запасы воды в воздухе, устройства, производящие ценную жидкость из воздуха, не могут ничем навредить окружающей среде (даже если их будет установлено очень много в каком-то определённом месте). Получается, процесс может идти бесконечно и работа аппаратов ограничена лишь сроком их службы.

Поговорим о том, как работают генераторы атмосферной воды (AWG – Atmospheric water generator). Первые системы, поставляющие воду из воздуха, были разработаны ещё в 1990-х.

По сути они были похожи на систему, что используется для дегидратации воздуха в холодильниках (ещё можно вспомнить про дождь из-под кондиционеров в современном мегаполисе). Компрессор заставляет хладагент проходить через хитросплетение трубок, в то же время вентилятор прогоняет над трубками воздух. Если температура охлаждающих спиралей чуть ниже точки росы, около 40% жидкости из воздуха будет конденсироваться на них, стекая в специальный контейнер. Если же трубки будут слишком холодными, то на их поверхности будет образовываться лёд (что, конечно же, отразится на функциональности аппарата).

Карта доступности воды Gleick 1998 (иллюстрация Water Master).

Но то в холодильнике, а в генераторах воды из атмосферы также присутствуют специальные воздушные фильтры, ультрафиолетовые стерилизаторы и угольные фильтры для собранной воды, приборы, обогащающие её кислородом, датчики уровня воды в контейнере.

Оптимальные параметры работы установок: температура выше 15,5 °С и относительная влажность (RH) выше 40%, а также не слишком большая высота над уровнем моря (не выше 1200 метров). Хотя в большинстве инструкций говорится о 20-40 °С и RH 60-100%.

Понятно, что установка таких генераторов предполагает наличие входа воздуха извне помещения. Тут целый букет факторов: как это ни удивительно, атмосферный воздух намного чище "домашнего", а "офисный" уже высушен кондиционерами. Да и собирать влагу из помещения вредно: люди и так страдают от его низкой влажности. Хотя самые маленькие установки при наличии хорошей вентиляции можно поставить на кухне или в ванной.

Где может пригодиться такой дегидратор? Начинали мы с пустыни – там он пригодится жителям далёких поселений, для которых подвоз бутилированной воды дорог или невозможен, военным, ведущим боевые действия вдали от источников воды, и представителям гуманитарных и спасательных миссий (в том числе врачам).

AWG могут быть использованы для домашних и сельскохозяйственных нужд, в офисных помещениях, школах, отелях, на кораблях, совершающих круизные путешествия, в спортивных центрах и прочих общественных местах.

В коммерческих целях некоторые производители предлагают даже вариант розлива воды из воздуха в бутылки!

А теперь попробуем рассказать об основных предлагаемых продуктах на рынке добычи воды из воздуха.

Element four

Основной продукт компании Element four называется "Водяная мельница" (WaterMill).

Она собирает до 12 литров воды в сутки для различных домашних нужд и при этом обладает приятным дизайном. Владельцы могут не беспокоиться о наличии в собранной жидкости токсинов и бактерий. Специальные системы заботятся о затрате устройством как можно меньшего количества энергии (а в скором времени установку можно будет подсоединить к альтернативным источникам энергии). На специальном экране отображается информация о температуре, относительной влажности и количестве полученной влаги.

Цены на WaterMill объявят в начале 2009 года.

Воду, полученную с помощью WaterMill, можно использовать в разных целях. Например, подключить прямо к крану. Также подойдут офисный кулер, холодильник и увлажнитель воздуха (иллюстрация Element Four).

Скажем также несколько слов о самой компании. В 2004 году Джонатан Ритчи (Jonathan Ritchey) и Рик Ховард (Rick Howard) решили создать свой генератор воды из воздуха. Поначалу они работали в канадской исследовательской компании Freedom Water, но в 2008-м был произведён ребрендинг, и вот переименованная Element Four выпустила свой первый продукт.

AirWater Corporation

Эта компания была образована в феврале 2003 года после корпоративного решения Universal Communication Systems (UCSY) начать работу в области высоких технологий по извлечению воды из воздуха. Впрочем, согласно пресс-релизу компании (PDF-документ, 4,07 мегабайта), различные научные исследования она проводила более 13 лет, в течение которых запатентовала многие свои технологические решения.

AirWater Corporation специализируется на установках, поставляющих воду в количестве от 100 до 5000 литров в день (полный список смотрите здесь). Правда, и габариты у этих аппаратов соответствующие.

В арсенале этой фирмы присутствуют мобильные устройства и те, что одновременно делают лёд. У Air Water Corporation уже существуют решения для ирригации и отдалённых районов, в которых их продукт может работать от солнечных батарей (кстати, эта компания производит и их тоже).

Мобильный генератор воды из воздуха от AirWater Corporation. Внутри прицепа есть не только раковины, но и душевые кабины (фото AirWater Corporation).

На этой странице можно посмотреть несколько видеороликов, рассказывающих о том, как важны подобные установки для различных целей по всему миру.

Более крупные (и сопоставимые) генераторы воды из атмосферного воздуха производят также компании White Buffalo Nation и Aqua Sciences.

Air2Water

Устройства, разработанные компанией Air2Water, дают от 3 до 38 литров воды в сутки, то есть являются не столь уж большими.

Принцип работы этих машин соответствует всем остальным, хотя есть и некоторые отличия: поначалу воздух проходит электростатические фильтры, которые задерживают около 93% взвешенных частиц. Конденсированная вода проходит освещение ультрафиолетовой лампой в течение 30 минут (на этом этапе умирает 99,9% микробов и бактерий), затем отделяется осадок, на угольных фильтрах задерживается около 99,9% вредных летучих органических веществ, а микропористая мембрана отделяет вирусы. Но и это ещё не всё – каждый час воду в контейнере снова обрабатывают ультрафиолетом.

Основное производство аппаратов сосредоточено в Китае и Сингапуре, хотя доставка осуществляется по всему миру.

WHO) смотрите здесь (иллюстрация и фото Air2Water).">

Так работает система Air2Water. Сравнение показателей очистки воды этими установками со стандартами Всемирной организации здравоохранения (WHO) смотрите здесь (иллюстрация и фото Air2Water).

Aquair

Aquair – американское дочернее предприятие RG Global Lifestyles, появившееся на свет в 2004 году. Её конёк, пожалуй, в том, что кроме просто высасывания влаги из воздуха она специализируется ещё и на системах очистки питьевой воды (результат – пятиступенчатый фильтр).

Кстати, на сайте компании можно найти калькулятор, который позволяет приблизительно подсчитать расход воды на разные нужды в течение года.

Средний срок жизни системы от Aquair составляет 15-20 лет. При этом плановые проверки нужно проводить раз в год, а малые фильтры менять раз в 30 дней (иллюстрация Aquair).

Другие компании

Австралийская фирма AirtoH₂O тоже делает воду из воздуха и гордится тем, что насобирала более 360 тысяч литров живительной влаги (о чём открыто сообщает на своём сайте).

Её продукция почти ничем не отличается от других таких же мелких производителей: китайского Water Master и расположившегося в Техасе AquaMaker.

Добавим, что о цене литра воды, полученной любой из установок, говорить сложно. Однако все производители заявляют о том, что именно у них (в отличие от конкурентов) самые низкие затраты энергии, а стоимость литра оценивается от 1 до 15 американских центов.

Вообще, подсчёт таких значений – сложное дело, ведь стоимость литра драгоценной жидкости зависит от вместимости генератора (ежегодного выхода воды), а также от влажности и температуры за его бортом.

	Вот такой небольшой генератор почти ничем не отличается от обычной кофеварки, а вырабатывает шесть литров воды (фото Air2Water).

Отметим также, что существуют альтернативные методы получения воды из воздуха. Мы писали об использовании для этих целей хлорида лития и разработке особых наноматериалов, имитирующих живую природу.

Основные же выводы таковы: направление это определённо перспективное, полезное для людей и почти безвредное для окружающей среды.

Однако вряд ли любая из существующих компаний сможет решить мировую проблему нехватки чистой питьевой воды. Отчасти из-за того что недостаточно крупны пока что производители воды из воздуха. Кроме того, граждан развитых стран не так-то просто научить ценить природные ресурсы, а бедным странам вряд ли по карману обеспечить всех своих жителей удобным и достаточно простым источником воды в виде описанных генераторов.