Морська вода стане прісною

На жаль, 97 відсотків запасів води на Землі непридатні для пиття і зрошення. Канадські вчені запропонували унікальну методику опріснення морської води, яка до того ж не вимагає великих енергетичних витрат. Це відкриття здатне запобігти прийдешню загрозу дефіциту прісної води, і при цьому реалізація нової програми не зашкодить довкіллю.

Фото: AP

Об'єктивно на Землі немає проблем з водою - 90 відсотків поверхні нашої планети покрито саме їй. Проблема полягає в тому, що 97 відсотків цієї води непридатні ні для пиття, ні для зрошення. А п'ята частина населення Землі, між тим, страждає від нестачі водних ресурсів, і число таких страждальців все росте і росте. На сьогоднішній день близько 1,2 мільярда людей живуть в місцях, де води, м'яко кажучи, недостатньо.

В середньому людина випиває по два літри води в день. Втім, якщо брати до уваги те кількість води, яке потрібно, наприклад, для поливу пшениці, з якої потім печеться хліб, або вирощування корови, то денна норма води буде становити близько трьох тисяч літрів на кожного громадянина.

Забезпечені панове споживають води ще більше, оскільки в їх раціоні більше м'яса - а худоба вимагає куди більше води, ніж зерно. Саме тому фермерам сьогодні доводиться нелегко: населення планети все зростає, а з ним - і доходи. За оцінками Міжнародного інституту управління водними ресурсами (IWMI), до 2030 року потреби сільського господарства у воді виростуть ще на дві тисячі кубічних кілометрів на рік - більш ніж на чверть від сьогоднішньої норми. Всього ж на частку сільського господарства припадає приблизно 70 відсотків всієї води, споживаної людством. Колін Шартре, генеральний директор IWMI, каже, що в масштабах планети страшна якраз нестача водних ресурсів, а не криза продовольства.

Читайте також: Моря від нафти очистить шерсть

Здавалося б, чого простіше - бери собі воду з океану і опріснювати її, скільки душа забажає. Однак тут є одна заковика: це досить дорогий і енерговитратний метод. Вихід зі становища знайшли два канадських інженера, що придумали геніальну технологію використання сонячного тепла. На думку їх наштовхнуло просте спостереження: якщо щось і є в надлишку в місцях з дефіцитом прісної води, так це спекотні дні.

Бен Сперроу і Джошуа Зоші познайомилися в Університеті Саймона Фрейзера в Ванкувері. Дипломовані магістри ділового адміністрування, що називається, зійшлися характерами і вирішили працювати разом. Їх спільне дітище, досвідчений завод Saltworks Technologies, відкрився в листопаді 2009 року.

До того, як Сперроу і Зоші придумали свою технологію, існувало всього два способи опріснення. Перший полягав у дистиляції морської води: спочатку рідина нагрівали, потім конденсували водяну пару (що вимагало пристойного витрати електроенергії). Другий метод був заснований на принципі зворотного осмосу. Насоси під високим тиском переганяли солону воду через мембрану, що не пропускає сіль, що також вимагало значних енерговитрат. Так, на виробництво тисячі літрів прісної води йде 3,7 кВт енергії.

Розробка Сперроу і Зоші, навпаки, вимагає всього 1 кВт електроенергії, яку можна отримувати з сонячного тепла. Інших додаткових джерел енергії не потрібно. Процес починається з того, що морську воду розпилюють в невеликий штучний ставок з чорним дном, де вода починає поглинати тепло навколишнього повітря. В процесі випаровування концентрація солі зростає з природного рівня в 3,5 відсотка до 20 відсотків. Ця "концентрована" вода разом всмоктується насосами під низьким тиском і разом з ще трьома потоками свіжої морської води відправляється в дистилятор. А далі починаються чудеса.

Як ми пам'ятаємо, звичайна кухонна сіль складається з двох іонів: негативно зарядженого хлору і позитивно зарядженого натрію (інші солі, присутні в морській воді, також містять позитивний іон металу і негативний кислотний залишок). Вони рухаються навколо контуру в протилежних напрямках. Кожен з чотирьох потоків води, які йдуть в дистилятор, пов'язаний з двома "сусідами" так званими іонними містками. Містком служить полістирол, оброблений таким чином, що через нього може пройти тільки один вид іонів - або натрію, або хлориду.

Іони з потоку з високою концентрацією солі переходять в сусідні, не настільки насичені сіллю, потоки. Фокус полягає в тому, що під час цих "подорожей" іонів потоки з низькою концентрацією солі отримують електричний заряд. Ті, куди "прийшов" натрій, стають позитивно зарядженими, і, відповідно, притягують до себе іони хлориду з потоку, який піддається очищенню. У свою чергу, багатий хлоридом потік притягує до себе іони натрію. В результаті четвертий потік, що залишився без іонів натрію і хлориду, виходить з опріснювача абсолютно чистим - хоч зараз пий. Експерименти показали також, що і концентровані розчини інших солей при використанні даного методу також легко перетворювалися в прісну воду.

Читайте також: У морях і океанах з'являться електростанції

Ця проста ідея дозволяє будувати очисні установки яких завгодно розмірів - від величезних до тих, які за габаритами будуть порівнянні з холодильником. Є і ще один плюс: оскільки насоси, викачують воду з "ставка", працюють під низьким тиском, це означає, що труби можна використовувати пластикові, а не сталеві. Таким чином, система спочатку захищена від іржі, що знижує витрати на її обслуговування. І якщо найближчим часом вона доведе свою ефективність при використанні в промислових масштабах, то про проблему нестачі прісної води можна буде забути.

Читайте найцікавіше в рубриці "Наука і техніка"