Статті

Застосування та розвиток технологій виробництва атмосферної води

Десять років тому Організація Об'єднаних Націй заявила, що кожна людина на нашій планеті має право на чисту і безпечну воду. На жаль, за оцінками Всесвітньої Організації Охорони Здоров'я (ВООЗ) кожна третя людина у світі не має доступу до безпечної питної води, а 10% населення взагалі не мають доступ до послуг водопостачання. Безпечна питна вода вимагає правильного очищення та заходів, які запобігають її подальшому забрудненню. За оцінками ВООЗ, через відсутність належної санітарії страждає близько 1,8 мільярда людей або 25% населення світу.

У багатьох розвинених регіонах світу питна вода вважається безпечною. Однак навіть безпечна питна вода може містити забруднювачі, які мають різний спектр впливу на наше здоров'я. У США Агентство Охорони Навколишнього Середовища регулює 91 показник, які забруднюють воду в системах водопостачання. До цих показників відносяться  мікроорганізми, органічні і неорганічні хімікати, радіонукліди, важкі метали та інші.

Великі муніципальні системи водопостачання зазвичай відповідають вимогам щодо очищення питної води. Однак невеликим системам, які забезпечують водою близько 3000 людей, складно досягти необхідних параметрів якості води, а системи децентралізованого водопостачання взагалі не регулюються і не контролюються. Щоб допомогти споживачам отримати більше інформації про воду, яку вони споживають, Фонд Досліджень Якості Води опублікував карту, на якій продемонстровано 57 первинних і вторинних забруднювачів питної води.

Через недовіру населення до водопровідної води неналежної якості вода у пластикових пляшках стала дуже популярною. Але аналізуючи кількість пластикових відходів, чи дійсно це найкраща альтернатива?

Що таке атмосферні генератори води?

На ринку з'явилась нова революційна технологія – генератори атмосферної води (AWG).

Атмосфера Землі містить близько 141,75 мільярдів літрів води, в той час як населення світу використовує близько 19,5 мільярдів літрів на день (70% з якої використовується на сільськогосподарські потреби).

Генератори атмосферної води можуть виробляти свіжу та екологічно чисту воду без пластикових відходів і вуглецевого сліду. 

Звичайно, вироблення води з повітря не гарантує, що вона буде абсолютно чистою, але це означає, що генератори мають контролювати вміст забруднень, які надходять із повітря. Проект включає очищення питної води та її дезінфекцію. Крім того, матеріали, що використовуються для створення систем AWG екологічно безпечні.

Конденсація при охолодженні та вологе осушення

У комерційно доступних системах AWG використовуються два основні процеси: конденсація та осушення. Конденсація працює аналогічно осушенню. Температура повітря має бути нижчою точки роси, що в результаті призводить до конденсації водяної пари, яку потім збирають.

Після отримання вологи для її адсорбції використовують концентрований сольовий розчин, який потім екстрагується за допомогою нагрівання з подальшим охолодженням і конденсацією.

Відносна вологість повітря і температура є основними факторами, що показують ефективність виробництва води за допомогою систем AWG. Як правило, чим вище атмосферна вологість і вище температура повітря, тим більша ефективність.

Також розробляються інші нові технології. Вчені Каліфорнійського університету у Берклі розробили технологію металоорганічного каркасу (MOF) для вилучення води з атмосфери. Хімічний склад MOF нагадує замок, у якому теоретично можна захопити і утримувати молекулу води. Діаметр пор цього каркасу досить малий, що дозволяє вловлювати великі молекули забруднюючих речовин. Далі каркас нагрівають для утворення водяної пари, яку згодом охолоджують та конденсують. На відміну від інших технологій AWG, MOF дозволяє вловлювати воду при низькій відносній вологості та високих температурах, які характерні для пустель.

Технології AWG є досить енергоємними, тому багато хто використовує сонячну енергію для управління процесом збору води. На рисунку 1 вказані приблизні витрати енергетичних ресурсів для трьох різних систем: класичного охолодження, комбінації твердого сорбенту і сонячної теплової системи, комбінації твердого сорбенту і охолодження.
Рисунок 1 - Витрати енергетичних ресурсів для трьох різних систем: класичного охолодження, комбінації твердого сорбенту і сонячної теплової системи

Якість і сертифікація продукту

Генератори атмосферної води мають бути сертифіковані. Вода після вловлення не повинна містити забруднень із повітря чи матеріалів корпусу. Найбільш важливим є те, що AWG повинні виробляти питну воду, яка є мікробіологічно безпечною.

Продукт повинен відповідати заявленим характеристикам та мати сертифікацію за міжнародними стандартами. З цією метою Міжнародна Асоціація Сантехніків і Механіків (IAPMO) розробила Міжнародний Стандарт Американського Національного Інституту Стандартів (ANSI) та Американського Товариства Інженерів з техніки безпеки (ASSE), а також стандарт IAPMO/ASSE 1090-2020 «Вимоги до характеристик генераторів атмосферної води».

Ключові компоненти сертифікації, окрім безпеки матеріалів, включають добову продуктивність, енергоефективність, мікробіологічну безпеку та їх тестування на будь-яких інтегрованих фільтрах, які можуть бути включені у конструкцію системи.

Звичайно, технологія має певні недоліки, проте генератори атмосферної води можуть стати вирішенням проблем для тих, хто не має доступу до чистої питної води.

За даними: https://cutt.ly/qvhXCZa