Современные мегаполисы, расположенные в засушливых регионах, начиная от Финикса в США до Аммана в Иордании, сегодня остро переживают кризис водоснабжения. Причины лежат на поверхности: изнурительные засухи, стремительный рост численности населения и истощение запасов подземных вод. В поиске выхода из сложившейся ситуации, ученые все чаще обращают внимание на нетрадиционные технологии сбора и рационального использования водных ресурсов. Одной из таких перспективных стратегий становится извлечение влаги непосредственно из атмосферного воздуха. Недавние научные исследования подтвердили, что даже в самых экстремально засушливых областях планеты, такой подход способен ежедневно обеспечивать более 7,5 литров пресной воды с каждого квадратного метра вертикальной поверхности.
Техническая реализация метода поражает своей простотой. Система представляет собой вертикально установленное сетчатое полотно, ориентированное навстречу потокам туманного воздуха. Проходя сквозь ячейки сетки, воздушная влага конденсируется на волокнах и стекает в расположенный ниже водосборный желоб. Собранная таким образом вода может использоваться как для орошения сельскохозяйственных угодий, так и, после прохождения фильтрации, для питьевых нужд. Стоит отметить, что сама идея отнюдь не нова. Уже многие десятилетия сельские жители в ряде стран Африки, Центральной и Южной Америки успешно применяют туманоулавливающие сети для пополнения своих скудных водных ресурсов. Ярким примером могут служить системы, действующие в Марокко и Перу (в районе Лимы). Однако большинство действующих установок имеют скромные размеры, обеспечивая водой только небольшие общины.
Туристы изучают систему сбора тумана в Чили, 2013 год. Источник: Pontificia Universidad Católica de Chile/Wikimedia Commons
Для оценки эффективности этого метода в городских условиях, исследователи провели испытания в Альто-Осписио, городской агломерации на границе чилийской пустыни Атакама. Для справки, Атакама известна как одно из самых сухих мест на Земле, и получает в среднем менее 15 миллиметров осадков в год, а на некоторых метеостанциях дождь не регистрировался ни разу за всю историю наблюдений. В условиях активной урбанизации Альто-Осписио, вопросы обеспечения растущего населения водой выходят на первый план. Именно поэтому ученые решили протестировать технологию, которая традиционно применялась в небольших сельских общинах, в более крупном городском масштабе.
Результаты исследования, опубликованные в научном журнале Frontiers in Environmental Science, оказались весьма обнадеживающими. Даже в условиях Альто-Осписио, туманоулавливающие установки способны производить до 10 литров пресной воды в сутки с каждого квадратного метра сетчатой поверхности. Конечно, это максимальный показатель, и в дни с менее интенсивным туманом, выход воды может снижаться до 0,2 литра с квадратного метра. Тем не менее, даже в таком случае, метод сбора тумана может стать ценным дополнением к другим стратегиям водосбережения и добычи воды, таким как биомиметические технологии, имитирующие процесс транспирации растений, использование гидрогелей для конденсации атмосферной влаги, а также сбор даже самых редких дождевых осадков. Вертикальная конструкция туманоулавливающих систем также облегчает их масштабирование и интеграцию в плотную городскую застройку, поскольку они не требуют значительных земельных площадей.
«Продемонстрировав потенциал и практическую применимость нашей разработки, мы призываем к ее распространению в густонаселенных районах, уже страдающих от дефицита воды или находящихся в зоне риска. Это позволит активнее использовать нетрадиционные водные ресурсы», – отмечают авторы исследования. «В конечном итоге, сбор воды из тумана, как часть комплексной системы городского водоснабжения в засушливых регионах, предлагает решение насущных ресурсных проблем в гармонии с окружающей средой и представляет собой важный шаг на пути к созданию устойчивых и справедливых городов в условиях глобального водного кризиса».