- Наука и технология
В Бауманке у нас был предмет - материаловедение. Почему-то один из самых нелюбимых. Ну и физхимия в придачу. Тоже мало кто из нас ее уважал. Мы же вроде как инженеры. Нам бы про конструкции, фермы, либо про заправку ракеты топливом. Нам давали уже готовые материалы для наших разработок. А разрабатывать сами материалы, сплавы, композиты, это, типа, не к нам.
Но на самом деле тема эта интереснейшая. Как материал "придумать" таким образом, чтобы он сразу обладал нужными свойствами. И, собственно, вся сегодняшняя технология - от сельхозтехники, до ракет, от смартфонов до искусственного интеллекта - появилась благодаря новым материалам.
При этом есть одна сфера, где применение любых технологий ради просто поддержания жизни является критически важной. Я говорю об обеспечении нормальных условий жизни в пустынях. В первую очередь об обеспечении водой этих территорий.
В реальности эта тема шире. Бывают климатические катаклизмы, создающие временные засухи даже в благополучных районах. Есть не-пустынные места с низким уровнем осадков. Существует немало областей, где сухой сезон длится долго, а колодцев или других источников воды не хватает.
И в последние 20 лет появляется все больше новых разработок для сбора воды из сухого воздуха. Некоторые связаны с улавливанием влаги в тумане, когда он образуется, другие используют энергию солнца, преобразованную в электричество, третьи используют ветра. Та разработка, которой посвящена статья, не использует ни туман, ни ветер, ни солнечное электричество.
Ключевое слово в этой технологии - это аббревиатура MOF. Переводится она как Металл - Органическая - Структура ( Metal - Organic - Framework). На ее основе и создают "водосборный комбайн". Внешне при увеличении она выглядит как высокопористый материал.
А на уровне "микроорганизации", когда мы изучаем молекулярные структуры, это можно представить, как кристалл, в узлах решетки которого находятся атомы металла (металлов), а связующие их "нити" - органические молекулы.
Основа нашего MOF-801 - микрокристаллический порошок гидрата окисла циркония (фумарата).
Благодаря и пористости, и физико-химическим свойствам материала, он способен захватывать, удерживать и накапливать в себе воду при влажности ниже 20% при ночных температурах пустынь. А днем, при нагревании, он ее испаряет.
Устройство аппарата можно увидеть на схеме здесь:
В ночное время кожух открыт и MOF накапливает воду. Даже при самых низких влажностях. А в дневное время кожух закрывается стеклом, вода, благодаря нагреву от солнца, испаряется и конденсируется на относительно холодных стенках кожуха (температура почвы, в которой он находится, ниже немпературы точки росы для влажности внутри кожуха). И конденсат (чистая вода) скапливается в поддоне.
Эксперименты показали, что аппарат собирает до 2,8 литров воды в день на каждый килограмма пористого накопителя при валжности воздуха 20%. Если влажность ниже - результат будет меньше. Если выше - то больше.
А теперь представьте себе сотню установленных аппаратов, каждый из которых содержит хотя бы 50 килограммов MOF! Они смогут произвести до 14 000 литров (14 кубометров!) воды в сутки. Если их больше - еще больше.
Таким образом можно решить не только проблему питьевой воды, но и создать микро-ирригационные участки, где в местах, которые никогда не видели воды, даже в самые засушливые времена потекут ручьи!
Аппарат не имеет механических движущихся частей и не использует преобразование света в электричество. В этом смысле он выгодно отличается от других подобных установок.
Человечество задумывается о терраформировании Марса, даже не попав туда. Тем более давно пора задуматься о терраформировании самой Матушки-Земли. Как считаете?
- Нравится ли вам эта идея?
- Есть ли, по вашему мнению, здесь какие-то подводные камни или будущие угрозы климату?
- Какие еще экологические проекты вам интересны?
Делитесь, пожалуйста, в комментариях!
И до встречи в новых статьях!