Как сделать воду из воздуха

Можно ли пить воздух? Если охладить его всего лишь на 6 – 7 градусов, можно получить воду, более чистую, чем дистиллированная. Современные приборы-генераторы позволяют получать из воздуха методом конденсации от 30 до 10 тысяч литров питьевой воды в сутки.

Ускоряющийся рост населения Земного шара привел к тому, что потребление воды превысило потребление остальных природных ресурсов в 30 раз. Дефицит питьевой воды в отдельных регионах стал угрожать не только экономической, но и политической стабильности многих развивающихся стран.

Запасы пресной влаги на земле сосредоточены в ледяных массивах полярных широт и горных ледников. Добыча из этих источников требует очень высоких энергозатрат. Если добавить к этому загрязнение поверхностных вод деятельностью человека, то справиться с дефицитом питьевых ресурсов можно только за счет новых технологий ее добычи. В этих условиях актуален бизнес по производству бутилированной воды.

Во второй половине 20 века ведущие мировые научные центры начали вести исследовательские работы по добыче воды из альтернативных источников, основным из которых является атмосфера, содержащая 14 000 км³ влаги в виде пара.

Вода из воздуха? Легко

Природа предоставила человеку два способа извлечения влаги из атмосферного воздуха. Первый − это принцип образования росы, а второй − принцип впитывающей губки.

Принцип росы

Технология основана на том, что при снижении температуры воздуха ниже критической происходит конденсация паров воды аналогично образованию росы по утрам. Количество влаги в литрах на 1000 кубометров воздуха при 100% влажности ориентировочно равно числовому показанию температуры. Например, при температуре окружающей среды 20 °С в 1000 м³ воздуха содержится около 20 литров, при влажности 40% ─ 8 литров соответственно и т.д.

Всю воду выкачать из атмосферы невозможно. В пределах разумной экономической эффективности этот процесс реализуется в диапазоне температур окружающей среды от 15 °С до 30 °С при относительной влажности выше 35%. Эти условия характерны для большинства регионов, страдающих от недостатка питьевой влаги.

Технология конденсации паров применена в большинстве генераторов жидкости. Они представляют собой компрессорный холодильник, через испаритель которого прокачивается воздух. Автоматика обеспечивает его охлаждение до температуры ниже точки росы. Сконденсированная влага стекает в водосборник, откуда поступает для потребления. Система фильтров очищает полученную воду от различных примесей и одновременно минерализует ее.

Фото: Аппарат для производства воды из воздуха компании Watergen с сайта производителя

Последние разработки ученых из США в этом направлении базируются на создании специального нановолокна, имеющего высокую удельную площадь поверхности. Мембрана из такой ткани сможет конденсировать до 200 литров/м² чистой влаги в день. В перспективе такая технология может на порядок снизить затраты на ее производство.

Материал в тему:   А вы знали, что воду можно продавать через вендинговый автомат?

Принцип губки

В этом случае используются материалы, способные впитывать влагу, как губка. Мы сталкиваемся с одним из них, выбрасывая влажные мешочки с силикагелем из упаковок бытовой техники. Подобный материал для получения чистой воды должен быть безвредным, чтобы избежать затрат на фильтрацию.

Нидерландские ученые разработали полимер, содержащий азот, для покрытия хлопковых волокон. Они активно поглощают атмосферную влагу в количестве, превышающем собственный вес в 3,5 раза. Высвобождается вода при нагреве волокон до 35 °С.

В США ведутся работы по применению органокерамики на базе циркония, имеющей высокую способность поглощать молекулы воды с последующим выделением влаги при нагреве. Для получения жидкой фракции эти технологии требуют конденсации паров путем охлаждения. Их перспективность в том, что новые материалы могут поглощать влагу в ночное время, а днем за счет энергии солнца высвобождать ее, снижая себестоимость процесса.

Современные установки для получения воды из воздуха

Не удивительно, что производятся установки генерации питьевых ресурсов в тех странах, которые испытывают их дефицит. Это Израиль и Индия. Их ученые вносят наибольший вклад в развитие и совершенствование новых технологий.

Фото: генератор воды GEN-M компании Watergen с сайта производителя

Сингапурская компания Asian Tiger производит бытовые установки АТ-30L производительностью 30 литров/сутки. Цена 115 000 рублей (1 800 $). Встроенная система нагрева позволяет получать горячую воду для хозяйственных нужд, при этом увеличивается потребляемая мощность установки до 1 кВт.

Для обеспечения питьевой водой небольшой семьи индийская компания Aguaer делает экономичные агрегаты малой производительности до 20 литров/час. Они приспособлены к работе в жарком климате при температурах от 15 °С до 45 °С и влажности от 30% до 100%. Цена такой установки 65 000 рублей (1050 $). В ней предусмотрен нагрев воды до 95 °С в емкости 1,5 литра, что заменяет в быту чайник. Наряду с этим, они выпускают модельный ряд генераторов производительностью от 40 литров/сутки до 10 000 литров/сутки стоимостью от 1500 $ до 150 000 $.

Видео:  В Крыму скоро будут добывать воду из воздуха. Видео с канала НТС Севастополь.

А сколько будет стоить вода?

Все присутствующие на рынке генераторы питьевой воды работают по принципу конденсации влаги при прокачке воздуха через компрессорные холодильники. При этом затраты на производство зависят от условий окружающей среды. Чем выше влажность и температура воздуха, тем меньше его надо для получения одинакового количества жидкости. Следовательно, затрачивается меньше энергии на прокачку. А более высокая температура требует больше энергии для охлаждения воздуха до точки росы.

Относительные коэффициенты эффективности работы генераторов воды не зависят от абсолютной производительности. Поэтому энергия, затрачиваемая на производство одного литра чистой воды, одинакова для различных генераторов и колеблется в пределах 0,25 кВт*час-0,35 кВт*час. В переводе на рубли стоимость электроэнергии для одного литра колеблется от 0,88 р. до 1,23 р.

Относительно высокая цена установок ограничивает их использование для индивидуального потребления. Совершенствование технологий получения воды из воздуха в будущем значительно снизит стоимость агрегатов и приведет к их массовому потреблению.