стань автором. присоединяйся к сообществу!
09 октября 5711
40

Получили 40 литров в сутки без топлива: Как новая российская технология добывает воду из воздуха

© tehnoomsk.ru

В России успешно испытали автономную установку отечественной разработки, которая добывает пресную воду из воздуха. Композитный сорбент на основе целлюлозы с солями лития или кальция работает без топлива и электричества, а масштабированный модуль способен давать до 40 литров в сутки. Рассказываем подробности:

Проблема обеспечения пресной водой отдалённых промышленных объектов, таких как нефтегазовые платформы на Каспийском шельфе, буровые площадки и вахтовые посёлки на Сахалине и в удаленных районах Сибири, традиционно решается путём регулярных и дорогостоящих рейсов судов или вертолётов. Альтернативой служат опреснители, однако они сбрасывают в море концентрированный рассол, наносящий вред экосистемам. Учёные Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина последовательно развивают принципиально иное решение — автономную установку, извлекающую влагу непосредственно из атмосферного воздуха. Разработка основана на композитном сорбционном материале, созданном в стенах университета.

В основе российского устройства лежит композит из микрофибриллированной целлюлозы, получаемой на целлюлозно-бумажных предприятиях. Этот материал был модифицирован полистиролом и пропитан гигроскопичными солями — хлоридами лития или кальция, активно поглощающими влагу из воздуха. Пористая структура матрицы надёжно удерживает соли, препятствуя их попаданию в конденсат. Для дополнительной защиты от проникновения рассолов в готовую воду конструкция конденсационно-дренажного узла выполнена так, чтобы конденсат не соприкасался с сорбирующим материалом. Это также снижает риск загрязнения деталей при многократном использовании.

  • Принцип работы установки циклический. В ночное время композитный материал поглощает влагу из воздуха, а днём под воздействием солнечного света нагревается и отдаёт накопленную воду в виде пара. Фототермический слой способствует выделению влаги, а пористая структура обеспечивает эффективное поглощение водяного пара. Пар конденсируется на охлаждаемой поверхности и самотёком собирается в ёмкость. Высокая производительность достигается за счёт разделения зон нагрева и конденсации. Линза концентрирует солнечное излучение на кассете с сорбентом, нагревая её до 85-120 градусов Цельсия, что вызывает интенсивное парообразование. Пар перемещается в холодную зону конденсатора, где превращается в воду.

Полевые испытания уже подтвердили высокую эффективность разработки. Удельная производительность достигла 13,2 литра воды с одного квадратного метра активной площади за восьмичасовой цикл. Этот показатель в два-три раза превышает наиболее высокие опубликованные результаты близких по принципу действия пассивных систем и до 4,5 раз превосходит данные сопоставимых установок, испытанных на открытом воздухе. Масштабированный модуль площадью один квадратный метр потенциально способен обеспечивать до 40 литров воды в сутки при благоприятных климатических условиях. Наиболее эффективна установка на территориях с влажным климатом, таких как Каспийский шельф и Сахалин, а в Восточной Сибири может применяться сезонно.

  • Главные преимущества российской технологии — полная автономность и экологическая безопасность. Установке не требуются топливо или электрогенераторы: достаточно солнца и воздуха. Это особенно важно для удалённых районов, где отсутствуют энергосети. Кроме того, технология позволяет получать пресную воду без отходов в виде рассолов, что выгодно отличает её от традиционных опреснителей. Устройство готово к опытно-промышленным испытаниям на нефтегазовых объектах, на разработку получен патент.

На предыдущем этапе проекта наши учёные уже создали и испытали установку для получения воды из воздуха в жарких регионах, в частности в Крыму. Следующий этап предусматривает создание оборудования повышенной мощности с дополнительным питанием от солнечных батарей и автоматической реакцией на перемещение солнца. Это позволит применять технологию в большем числе регионов России.

Идея использования атмосферной влаги для водоснабжения имеет давнюю историю. Согласно одной из гипотез, древние жители засушливого Крыма могли собирать воду, конденсируя влагу воздуха на каменных сооружениях. В 1912 году инженер Федор Зибольд построил на горе Тепе-Оба близ Феодосии экспериментальный росовый конденсатор — курган из крупных камней диаметром около восьми метров и высотой шесть метров. По свидетельствам современников, установка работала: благодаря ночному охлаждению внутри груды камней образовывался конденсат, и удавалось собирать несколько десятков литров воды в сутки. Этот опыт стал одним из первых задокументированных примеров получения воды из воздуха. Позднее, уже в 1930-е годы, великий русский учёный Константин Эдуардович Циолковский искал решение для водоснабжения пустынь и в 1933 году опубликовал статью о проекте оригинального устройства для конденсации воды в жарком пустынном климате. После Великой Отечественной войны исследования продолжились: появились расчётные модели росовых конденсаторов, началось экспериментальное изучение туманоуловителей. В последние десятилетия научные проекты в этой области активно ведутся в России, Китае, и США.

Иван Захаров. Изображение: опытная установка по получению воды из атмосферной влаги (автор необработанного фото Дмитрий Репин).

Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в наш Телеграм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈

Источник: tehnoomsk.ru

Комментарии 9

Для комментирования необходимо войти на сайт

  • 1
    Нет аватара ieo7109.10.26 18:52:55

    Разрабатывают-разрабатывают, пишу -пишут, премии какие-то получают и гранты, а в реальности ничего действующего купить не получается!

    • 2
      Нет аватара termometrix10.10.26 13:35:34
      действующего купить не получается!

      Во-первых,это опытное устройство, и вероятно будет ограничено в малосерийном производстве.Его вряд ли можно найти на торговых площадках.
      Во-вторых, многое из того, что разрабатывается и создается с помощью грантов, возвращается в Россию под маркой: Сделано в Азии. Такова реальность на данный момент.В Азии сосредоточена большая часть человеческого и, соответственно, промышленного ресурса планеты.
      Мы сохраняем от изобретений ренту от авторских прав, постепенно возвращая вложенные в НИОКР изделия средства.
      Например, я использую в моем доме российско-советскую технологию очистки питьевой воды «Аквафор». Если не ошибаюсь, её использовали советские войска в Афганистане ещё в 80-х годах. Потому что вода в Пловдиве не особенно чистая и очень известковая. На упаковке указано, что кувшин для воды и фильтры «Аквафор» продаются через дистрибьютора или дочернюю компанию из Эстонии на европейский рынок. Видимо, в Эстонии торгуется или существует лицензированное производство этого продукта для избежания пошлин ЕС.

      Отредактировано: termometrix~07:11 11.10.26
    • -1

      Подобные устройства мы никогда не увидим в массовом производстве, единичные прототипы будут, но не более. Причина очевидна: никто не разрешит иметь такое устройство обычному человеку, поскольку так и платить за пресную воду не нужно будет, водопровод подключать нет необходимости (а как же будут кормиться кучи разных структур, взымая плату за подключение и обслуживание ?). Хороших изобретений, упрощающих получение ресурсов, огромное количество, но все они так и останутся в виде проектов.

  • 2
    Badassgoliath Badassgoliath10.10.26 08:42:22
    Альтернативой служат опреснители, однако они сбрасывают в море концентрированный рассол, наносящий вред экосистемам.


    Да ну, это чушь. Может непосредственно в месте сброса рассола так и есть, но уже на небольшом (по меркам моря) удалении всё приходит в норму. В конце концов, эти вещества и так содержатся в морской воде.

    • 2
      Kolyda Kolyda10.10.26 11:49:01
      Да ну, это чушь. Может непосредственно в месте сброса рассола так и есть, но уже на небольшом (по меркам моря) удалении всё приходит в норму. В конце концов, эти вещества и так содержатся в морской воде.


      Наверное зависит от объема опресняемой воды — если, к примеру, для буровой, с суточным объемом ну пусть до 1000 литров, это будет не заметно то для нужд населения жарких африканских стран, с промышленностью и сельским хозяйством, отходы будут сотни тонн. Рыба из этих мест уйдет наверняка.

      • 2
        Нет аватара vlTepes10.10.26 12:28:42

        А какая разница?
        Вы берете воду либо из морской воды, либо из воздуха.
        Если берете из воздуха, то воздух локально осущается, что приведет в увеличению испарения из морской воды — т. е. к тому же самому повышению солености.
        Абсолютно неважно откуда вы воду взяли — вы все равно ее из цикла изъяли.
        Другое дело, что человек воду выпьет и потом обратно отдаст в оборот.
        Вопрос только один на самом деле — сколько это стоит.
        Понятно, что халаявный опреснитель на солнечной энергии выгоден в теории.
        История с сорбентами не очень эффективна по одной банальной причине — сорбент постепенно забивается и теряет эффективность.
        Вот это и хотелось услышать — на сколько циклов расчитан сорбент? 1000? 10000?
        Я в свое время проводил экспертизу очередного «фильтра петрика» — в теории все классно, и на маленьких объемах даже неплохо.
        Как только считаешь на полный объем очисных и получаешь стоимость на этот самый сорбент — понимаешь, что обычные старые советские отстойники вне конкуренции.

        • 2
          Kolyda Kolyda10.10.26 12:37:54
          А какая разница?


          Предполагаю, что в месте сброса солевых остатков крупных опреснительных установок концентрация соли будет повышенной. Наверное об этом и упомянуто в заметке.

          … обычные старые советские отстойники вне конкуренции.


          Приходилось налаживать электрооборудование городских очистных, помню огромные залы с отстойниками.

        • 0

          Если не секрет, то каков он, тот «маленький обьем», на котором «фильтр петрика» вполне может рассматриваться?    

        • 1
          Нет аватара termometrix11.10.26 06:30:11

          Согласен с вами.Это устройство не подходит для крупного водоснабжения населенных пунктов,даже для нужд питьевой воды небольших деревень.Изделие может иметь очень узкое применение.Одна из главных причин его ограниченных возможностей использования — чисто экономическая.