💧 Как из солёной воды делают питьевую? Физика обратного осмоса

Жажда посреди океана — знакомый сюжет. Вода кругом, но пить нельзя. Почему? Потому что в морской воде растворено слишком много соли — около 35 грамм на литр. Выпьешь стакан — и вместо утоления жажды получишь обезвоживание. Но выход есть, зовут его обратный осмос.

🌊 А почему нельзя просто выпарить морскую воду?

Да можно, только это требует огромных затрат энергии. На 1 литр воды испарением нужно столько же, сколько потребляет чайник за 10 минут! Обратный осмос куда экономичнее.

🔬 Но что это?! И почему его нужно «обращать»?

Начнём с обычного осмоса. Представьте, что тазик для воды разделили специальной перегородкой или мембраной. Мембрана — главный элемент. Её поры настолько малы (0,0001 микрон!), что пропускают только молекулы воды, задерживая соли, вирусы и даже тяжёлые металлы. Если с одной стороны тазика — чистая вода, а с другой — солёная, то вода самопроизвольно перетекает (сквозь мембрану) туда, где больше соли, разбавляя её. Это и есть осмос. Так клетки в нашем теле получают влагу.

А обратный осмос — это когда мы на стороне соленой воды создаем очень высокое давление, как бы прижимаем соленую воду к мембране. Тем самым мы выталкиваем чистую воду на другую сторону, оставляя соль и всякую гадость позади. Это похоже на то, как выдавливают сок через сито, только вместо апельсинов — вода из моря.

Правда, чтобы «протолкнуть» воду через мембрану, нужно создать давление в 2–3 раза выше естественного осмотического (для морской воды — около 50–60 атмосфер!).

🚢 Где это применяется?

Корабли и подлодки — системы опреснения позволяют месяцами не заходить в порты. Пустынные регионы (ОАЭ, Израиль, Саудовская Аравия) — до 80% питьевой воды получают этим методом. Даже в Крыму и Краснодарском крае уже ставят такие станции. Бытовые фильтры — компактные системы под мойку используют тот же принцип, но с меньшим давлением.

⚠️ Проблемы метода

• Энергозатраты. Хотя обратный осмос куда экономичнее кипячения, мощные насосы всё равно потребляют много электричества.
• Концентрат. После очистки остаётся рассол, просто вылить в море нельзя, экология обижается.
• Износ мембран. Их нужно регулярно менять, особенно если вода содержит много примесей.

💡 Интересные факты

Космическая технология: обратный осмос использовали на МКС для переработки мочи в воду!

Рекордсмены: завод в Саудовской Аравии производит 1,5 млн тонн пресной воды в сутки!

Без давления? Учёные экспериментируют с графеновыми мембранами, которые могут работать без насосов.

🔹 Вывод

Обратный осмос — не идеальный, но пока лучший способ опреснения. Благодаря ему миллионы людей получают воду там, где её иначе просто нет.

Папа физик - проще сложном.