El volumen total de agua en la Tierra es de aproximadamente 1400 millones de metros cúbicos. km, de los cuales solo el 2,5%, es decir, unos 35 millones de metros cúbicos. km, cae sobre agua dulce. La mayor parte de las reservas de agua dulce se concentran en el hielo y la nieve perennes de la Antártida y Groenlandia, así como en acuíferos profundos. Las principales fuentes de agua para el consumo humano son los lagos, los ríos, la humedad del suelo y los depósitos de agua subterránea relativamente poco profundos. La parte operativa de estos recursos es sólo de unos 200 mil metros cúbicos. km -menos del 1% de todas las reservas de agua dulce y sólo el 0,01% de toda el agua de la Tierra- y una proporción significativa de ellas se encuentran lejos de zonas pobladas, lo que agrava aún más los problemas de consumo de agua.
En términos del volumen total de recursos de agua dulce, Rusia ocupa una posición de liderazgo entre los países europeos. Según la ONU, para 2025 Rusia, junto con Escandinavia, América del Sur y Canadá, seguirán siendo las regiones con mejor suministro de agua dulce, más de 20 mil metros cúbicos. m/año per cápita.
Según la evaluación del Instituto de Recursos Mundiales durante el año pasado, los países más pobres en agua del mundo fueron 13 estados, incluidas 4 repúblicas de la antigua URSS: Turkmenistán, Moldavia, Uzbekistán y Azerbaiyán.
Países con hasta 1 mil metros cúbicos. m de agua dulce en promedio per cápita: Egipto - 30 metros cúbicos. m por persona; Israel - 150; Turkmenistán - 206; Moldavia - 236; Pakistán - 350; Argelia - 440; Hungría - 594; Uzbekistán - 625; Países Bajos - 676; Bangladés - 761; Marruecos - 963; Azerbaiyán - 972; Sudáfrica - 982.
El material fue elaborado sobre la base de información de fuentes abiertas.
El problema del agua dulce en la Tierra se vuelve cada vez más urgente cada año. La población del planeta está aumentando, la producción industrial también está creciendo, y siguiendo a ellos, el consumo de agua dulce está aumentando significativamente. El problema mundial del agua dulce es que no hay reposición de los recursos hídricos.
Así, las reservas de agua dulce en el planeta están disminuyendo paulatinamente, y si no se cambia la forma extensiva de gastar los recursos hídricos, esto puede conducir a una escasez de agua dulce en la mayoría de las regiones, y luego a un desastre ecológico.
¿Cuáles son las formas de solucionar la escasez de agua dulce?
Hay muchos enfoques y tecnologías aquí:
1) Preservación de las reservas de agua dulce en embalses.
Esto permite no solo proteger los recursos hídricos, sino también tener un suministro de agua en caso de cataclismos imprevistos.
2) Tecnologías para el tratamiento de aguas.El agua doméstica y residual debe ser reciclada y tratada. Esto ahorra una cantidad significativa de agua dulce.
3) Desalación de agua salada.
Las tecnologías para procesar agua salada en agua dulce (desalinización) son cada vez más avanzadas y requieren menos costos de materiales. Convertir el agua salada en agua dulce es una gran solución al problema del agua dulce.
4) Técnicas de mejoramiento para cultivos agrícolas.
Con la ayuda de tecnologías modernas de selección genética, fue posible desarrollar cultivos resistentes a suelos salinos. Estas plantas se pueden regar con agua salada, y esto ahorra una cantidad significativa de agua dulce.
Otra forma interesante de ahorrar agua dulce al regar las plantas es la técnica del riego por goteo. Para ello, se dota a los terrenos agrícolas de un sistema de tuberías ramificadas de pequeño diámetro, por las que el agua entra directamente a la planta oa sus raíces (si el sistema es subterráneo), y esto reduce drásticamente el consumo de agua dulce.
6) Aguas residuales.
Dado que la agricultura consume una cantidad muy importante de recursos hídricos, las aguas residuales se pueden utilizar para regar las plantas. Esta práctica no es aplicable en todos los casos, pero cuando se utiliza da un resultado efectivo.
7) Bosque artificial.
Una solución inusual al problema de la escasez de agua dulce en las regiones secas del mundo es la creación de un bosque artificial en los desiertos. En la práctica, dichos proyectos aún no se han implementado, pero se está trabajando en ellos.
8) Pozos y glaciares y más.
Enormes reservas de agua dulce se concentran en los glaciares. Si derrite hábilmente algunos de ellos, puede liberar una cantidad significativa de agua. Otra opción para extraer agua dulce es perforar pozos profundos.
Las opciones más exóticas incluyen la tecnología de influir en las nubes de lluvia y la formación de agua condensada a partir de la niebla.
Por lo tanto, con el uso de tecnologías ambientales modernas, los problemas del uso del agua dulce pueden resolverse en gran medida en un futuro próximo.
La falta de agua dulce cada año se convierte en un tema cada vez más candente para nuestra civilización.
En este artículo, consideraremos las posibles consecuencias de este problema global. Notamos de inmediato que el problema de la falta de agua potable limpia se aplica no solo a las regiones áridas de nuestro planeta, se aplica a todos los países en los que se lleva a cabo un uso ineficiente e “irracional” de los recursos hídricos. La gente siente la falta de agua dulce en todos los continentes sin excepción.
El consumo de agua por parte de la humanidad crece inexorablemente y en el siglo XX alcanzó los 5.000 km 3 por año, si bien hay que tener en cuenta que el ritmo de su contaminación también crece. Cada año, 2.800.000.000 de personas se enfrentan a la escasez de agua dulce durante 1 mes. Actualmente, alrededor de 700.000.000 de personas viven en regiones provistas de recursos hídricos por debajo del nivel mínimo. Al mismo tiempo, la tendencia es tal que para 2025 esta cifra aumentará a 3.000.000.000 de personas. Es interesante el hecho de que durante el período en que la población creció 3 veces, el consumo de agua aumentó aproximadamente 17 veces.
Actualmente se considera que las regiones más problemáticas son Oriente Medio y África, y en un futuro próximo este problema puede agudizarse radicalmente en países como India y China.
Razones de la escasez de agua dulce.
- Cambio climático global de la Tierra.
- El cambio de clima es una consecuencia del calentamiento global.
- Un aumento en el número de inundaciones y sequías, como resultado de los cambios climáticos.
- Contaminación agresiva de los recursos hídricos, como resultado de las actividades domésticas y económicas de una persona.
- Creciente demanda de agua dulce, debido al crecimiento de la población mundial.
- Uso irracional del agua por parte del hombre.
Escasez de agua dulce - posibles consecuencias
La escasez mundial de agua dulce, con casi un 100% de probabilidad, traerá las siguientes consecuencias:
- el desarrollo de industrias que consumen grandes cantidades de agua dulce se ralentizará o se detendrá por completo;
- la calidad de vida como tal disminuirá;
- es obvio que la falta de agua dulce y limpia causará un duro golpe a la agricultura (en la actualidad, las 3/4 partes del agua consumida por la humanidad recae en la agricultura);
- los expertos consideraron que en países que constantemente sienten falta de agua, es posible una disminución del PIB en un 6%;
- la falta de agua potable limpia puede causar conflictos políticos y militares interregionales;
- la consecuencia de la falta de agua potable limpia conducirá inexorablemente a un aumento en el número de diversas enfermedades y epidemias;
- debido a la falta de agua potable limpia, es posible una disminución notable en la tasa de natalidad y una disminución en la población;
Qué hacer …
¿¡Qué hacer!? Mucho se ha escrito y dicho al respecto, pero enumeraremos una vez más las medidas más importantes, desde nuestro punto de vista, que la humanidad puede tomar hoy:
- Restauración y protección del ecosistema natural del planeta;
- Recolección y tratamiento de aguas residuales de alta calidad;
- Recolección y tratamiento de alta calidad de efluentes agrícolas;
- Implementación de tecnologías de ahorro de agua en la agricultura;
- Desarrollo e implementación de tecnologías de ahorro de agua en la industria y electrodomésticos;
- Ahorro de agua en los hogares;
- Uso en la industria y agricultura del agua en ciclo cerrado;
La lista anterior es solo una pequeña parte de todas las posibles acciones de conservación.
2015-12-15Hoy en día, la humanidad vive en un período en el que el agua dulce en la Tierra es muy escasa. La falta de agua dulce se está convirtiendo en uno de los principales factores que obstaculizan el desarrollo de la civilización en muchas regiones del mundo...
Descripción del problema
Sólo durante el período de 1950 a 1980, el consumo de agua dulce por año se cuadriplicó y alcanzó los 4000 km 3 , y este crecimiento continúa. El consumo de agua por habitante de una ciudad moderna oscila entre 100 y 900 litros por día. Y eso es sólo para fines domésticos. Sin embargo, en muchos países esta cifra es inferior a 10 litros, por lo que más de dos mil millones de personas en el mundo ni siquiera cuentan con suficiente agua potable.
En los últimos 30 años, el consumo medio de combustible por 100 km de los turismos se ha reducido a más de la mitad, pero una persona sigue necesitando al menos dos litros de agua potable al día. Vivimos en el llamado Fin de la Era del Petróleo, Principio de la Era de los Recursos Renovables. Según expertos de la ONU, en el siglo XXI el agua se convertirá en un recurso estratégico más importante que el petróleo y el gas, ya que una tonelada de agua limpia ya es más cara que el petróleo (África del Norte, Australia, Sudáfrica, Península Arábiga, Asia Central, EE.UU. (algunos estados) Se estima que cada dólar invertido en mejorar el agua y el saneamiento genera un rendimiento impresionante de $ 25 a $ 84.
Las principales fuentes de agua dulce son los ríos, los lagos, los pozos artesianos y la desalinización de agua de mar. La cantidad de agua presente en la atmósfera en un momento dado es de 10 a 14 mil km 3 , mientras que en total todos los cauces de ríos y lagos contienen 1,2 mil km 3. Aproximadamente 600 mil km 3 se evaporan anualmente de la superficie de la tierra y el océano, la misma cantidad cae luego como precipitación, y solo % la cantidad total de precipitación es la escorrentía anual del río. A partir de una comparación de la cantidad total de humedad que se evapora y la cantidad de agua en la atmósfera, es fácil ver que se actualiza 45 veces en la atmósfera durante el año. Entonces, la principal fuente de agua dulce, el agua en la atmósfera, resulta no ser utilizada.
Actualmente se utilizan principalmente dos métodos de desalinización: la destilación por evaporación (70%) y la filtración a través de membranas (30%).
Ambos métodos son bastante costosos, ya que requieren costos de energía significativos. El método de membrana es bastante sensible a la contaminación mecánica del agua, además, con un aumento de la temperatura del agua desalada, la productividad de las plantas de membrana disminuye. Como resultado de ambos tipos de sistemas, se produce una cantidad importante de sal, que debe ser eliminada, lo que conduce a la contaminación del medio ambiente por las potentes plantas desaladoras. Además, quemar petróleo para generar la energía necesaria para hacer funcionar estas plantas contamina la atmósfera. El uso de procesos naturales permite obtener grandes cantidades de agua dulce en las regiones del sur, prácticamente sin impacto en el medio ambiente.
Un gran número de países ubicados en regiones áridas y cálidas del globo sufren escasez de agua dulce, aunque su contenido en la atmósfera es significativo. El agua en la atmósfera se distribuye de manera desigual, más de la mitad de todo el vapor de agua cae en las capas inferiores (hasta 1,5 km) y alrededor del 50%, en la troposfera. En la superficie de la Tierra, la humedad absoluta global promedio es de aproximadamente 10-12 g/m 3 , en áreas tropicales es más de 25 g/m 3 . En los desiertos y estepas, donde prácticamente no existen fuentes de agua dulce, la humedad absoluta en la capa de aire superficial oscila entre 15 y 35 g/m 3 y varía significativamente durante el día cerca de la superficie terrestre, alcanzando valores máximos durante la noche. . Este recurso de agua dulce se renueva constantemente, las características del condensado que se puede obtener en la mayoría de las regiones de la Tierra son muy altas: el condensado contiene de dos a tres órdenes de magnitud menos metales tóxicos en comparación con los requerimientos de los servicios sanitarios, prácticamente no contiene microorganismos y está bien aireado. El uso de la humedad contenida en la atmósfera terrestre con un impacto mínimo en el medio ambiente resolverá todos los problemas asociados con la escasez de agua dulce y, como se mostrará a continuación, es posible crear este tipo de instalaciones que requieren un consumo de energía casi nulo. lo que nos permite afirmar que esta agua será la más barata de todas, las que se obtienen por otras vías.
Hay una gran cantidad de lugares en nuestro planeta con condiciones casi ideales para obtener agua dulce del aire atmosférico, por ejemplo, en el Reino de Arabia Saudita, un estado con una población de más de 25 millones de personas, ocupando casi el 80% del territorio. de la Península Arábiga y varias islas costeras en el Mar Rojo y el Golfo Pérsico, De acuerdo con la estructura de la superficie, la mayor parte del país es una vasta meseta desértica (altura de 300-600 m en el este a 1520 m en el oeste ), ligeramente diseccionado por lechos de ríos secos (wadis). A lo largo de la costa del Golfo Pérsico se extiende en lugares pantanosos o salinos de tierras bajas El-Khasa (hasta 150 km de ancho). El clima en el norte es subtropical, en el sur - tropical, marcadamente continental, seco. El verano es muy caluroso, el invierno es cálido. La precipitación media anual es de unos 70100 mm (máxima en las regiones centrales en primavera, en el norte en invierno, en el sur en verano); en las montañas hasta 400 mm por año. En las regiones desérticas y algunas otras regiones, en algunos años no llueve en absoluto.
Casi toda Arabia Saudita no tiene ríos o fuentes de agua permanentes, los arroyos temporales se forman solo después de lluvias intensas. El problema del suministro de agua (y esto es aproximadamente 1520 km 3) se resuelve mediante el desarrollo de empresas para la desalinización del agua de mar, la creación de pozos profundos y pozos artesianos.
La temperatura media de julio en Riyadh oscila entre 26 y 42 °C, en enero de 8 a 21 °C, la máxima absoluta es de 48 °C, en el sur del país hasta 54 °C con una humedad relativa de 40-70 % (la humedad relativa se puede definir como la relación entre la densidad del vapor de agua y la densidad del vapor de agua saturado a la misma temperatura, expresada como porcentaje), y cada metro cúbico de aire contiene hasta 24 g de agua. Con una disminución de la temperatura de 10-15 ° C, se pueden aislar hasta 12 g de agua de cada metro cúbico. Si tenemos en cuenta que la diferencia de temperatura diaria puede ser de más de 20 ° C, queda claro por qué a menudo cae un fuerte rocío en el Sahara.
Para obtener cantidades significativas de condensado del aire atmosférico, se deben cumplir dos condiciones: temperaturas por debajo del “punto de rocío” y la presencia de centros de condensación. Si se introduce una gota con un radio mayor que el crítico en un vapor sobresaturado, entonces el crecimiento de la gota conducirá a una disminución del potencial termodinámico y, en consecuencia, se producirá la condensación. Si el radio de la gota es más pequeño que el crítico, entonces la gota se evaporará, ya que el potencial termodinámico aumenta en este caso a medida que crece la gota. Cuando baja la temperatura, lo que ocurre en el Sahara por la noche, muy a menudo el vapor se encuentra en un estado metaestable, y por la aparición de la segunda fase en la atmósfera, es decir, por la formación de gotitas, la presencia de "gérmenes". con un tamaño superior al crítico es necesario. Pueden ser pequeñas gotas de agua o partículas de polvo, o la superficie de la tierra. Por ejemplo, para que una gota de 0,1 µm crezca a 10 °C, se requiere una sobresaturación de más del 200 %. Los pequeños núcleos de condensación en la atmósfera viven lo suficiente, pero son pequeños, para que se produzca la condensación, mientras que los núcleos grandes se eliminan rápidamente como resultado de la sedimentación de Stokes. En el clima de Oriente Medio, por la noche, las condiciones de temperatura en muchos casos son favorables para la formación de precipitaciones, pero la ausencia de núcleos de condensación en la atmósfera inferior no permite que las gotas se desarrollen lo suficiente. Por lo tanto, es necesario crear un sistema altamente ramificado de la superficie de condensación y condiciones para la ventilación convectiva para soplarla con aire atmosférico húmedo.
Si el vapor de agua se ha condensado y está en el aire en forma de pequeñas gotas, la obtención de agua se reduce a su extracción mecánica del aire húmedo. En muchas partes del mundo se llevaron a cabo experimentos sobre la obtención de agua por este método. Este método de obtención de agua se da en los ecosistemas naturales. Es bien sabido que las montañas y el bosque, por así decirlo, "peinan" las nieblas. Incluso si no llueve, pero si una nube atraviesa el bosque en las montañas, la humedad se condensa en las ramas y hojas de los árboles y luego cae al suelo. La obtención de humedad condensada en arbustos, árboles o en trampas de agua artificiales ha sido comprobada experimentalmente en 47 lugares de 22 países del mundo. En las áreas de la ciudad de Feodosia, en la República de Tuva, en los antiguos túmulos funerarios de Altai y en Transcaucasia, se encontraron montones de escombros (gaviones), construidos por personas para condensar la humedad atmosférica.
Las más interesantes fueron las estructuras feodosianas que, lamentablemente, se encuentran actualmente desmanteladas.
En la ciudad de Feodosia en Rusia hasta los años 80 del siglo XIX no había suministro de agua de ninguna fuente poderosa, pero había una gran cantidad de "fuentes" de la ciudad. El agua les llegaba por gravedad a través de cañerías de cerámica en dirección a las montañas que rodeaban la ciudad. No había señales de manantiales o instalaciones para el suministro de agua en estas montañas. El hecho fue que el condensado se recogió de la roca, sobre la cual se instalaron montones de escombros especiales. En este caso se utilizó el efecto de la condensación capilar. Durante el apogeo de Feodosia en los siglos XV-XIV, su población alcanzó más de 80 mil personas, pero todo el suministro de agua se realizó utilizando gaviones de condensación.
Soluciones
Recientemente, se han hecho intentos para crear instalaciones artificiales similares en Rusia. Entonces, en el Laboratorio de Fuentes de Energía Renovable de la Facultad de Geografía de la Universidad Estatal de Moscú que lleva el nombre de M.V. Lomonosov Profesor Alekseev V.V. con empleados se desarrolló el diseño de la instalación estacionaria “Rosa-1” con una capacidad estimada de 20-40 m 3 de agua dulce por día en la región mediterránea. Está diseñado para producir agua dulce mediante la condensación de la humedad atmosférica en sistemas de superficies de condensación extendidas sopladas por aire atmosférico húmedo.
La condensación del vapor de agua contenido en el aire, cuando se enfría por la tarde y por la noche, es un proceso natural. Los ecosistemas naturales lo utilizan activamente, pero su uso con fines económicos es un problema difícil debido a la pequeña cantidad específica (por unidad de área) de condensado que se forma. Los autores de la instalación "Rosa-1" se dieron a la tarea de localizar e intensificar el proceso de condensación de la humedad atmosférica en los dispositivos que propusieron para obtener resultados que aseguren, desde el punto de vista técnico y económico, la posibilidad de aprovechamiento económico. de estos dispositivos, principalmente en zonas áridas desprovistas de fuentes de agua. Al mismo tiempo, se basan en la experiencia histórica del uso de análogos de estos dispositivos, que son "montones" de guijarros (grava), para obtener agua dulce.
Por esta analogía, los autores también proponen utilizar un relleno de guijarros de cierto volumen en el que se localiza el proceso de condensación de la humedad atmosférica, ya que la condición necesaria para tal localización es el máximo desarrollo de la superficie de condensación, es decir, ciertas estructuras para Se propone la condensación de la humedad atmosférica, cuya base, con diversas formas geométricas generales, se denomina gaviones, que son un contenedor de malla hecho de alambre relleno con piezas de piedra triturada con un diámetro condicional de 10 cm. Para mejorar el intercambio de aire en el volumen de este diseño, se ofrecen dispositivos de escape de varios diseños con calentamiento de aire para mejorar la corriente de aire natural, así como tuberías de calor para eliminar el calor del volumen del dispositivo en la atmósfera.
El principal indicador de la operación del dispositivo en consideración es su rendimiento, que, en comparación con las inversiones de capital y los costos operativos, determina el costo unitario de producción (agua dulce), que, a su vez, da una respuesta a la pregunta de la posibilidad de uso económico del dispositivo. Se instaló un prototipo de dicha instalación en la ciudad de Obninsk, región de Moscú, pero su productividad resultó ser extremadamente baja, principalmente debido al bajo rendimiento de los gaviones, cuyo enfriamiento efectivo resultó ser imposible. Sin embargo, el trabajo no se detuvo allí, y el grupo del profesor Alekseev V.V. desarrolló varios otros esquemas de instalación como "Fuente" y otros. Sin embargo, no se logró el rendimiento calculado, que permitiría crear una instalación industrial.
Nuestro trabajo fue desarrollar un esquema de una instalación para la obtención de agua dulce a partir del aire atmosférico (el esquema de instalación se muestra en las Figs. 1 y 2), utilizando fuentes de energía renovables con un aumento de la eficiencia de la superficie de condensación y asegurando una completa autonomía durante operación. Para ello, en una instalación de condensación de agua dulce del aire atmosférico, que contiene colectores solares, paneles solares,
El principal indicador de la operación del dispositivo en consideración es su desempeño, el cual, comparado con las inversiones de capital y los costos de operación, determina el costo unitario de un sistema de refrigeración, un colector de agua, un ducto de aire y un sistema de ventilación, un sistema altamente eficiente. sistema de paneles de condensación de un diseño especial se introdujo como un condensador, y las capas superficiales de la tierra a cierta profundidad. El efecto se logra debido al hecho de que se utiliza como condensador un sistema altamente eficiente de condensación de paneles planos de paredes delgadas, y como fuente de frío se utilizan fuentes naturales de frío: las capas superficiales de la tierra a cierta profundidad.
Contiene un cuerpo 1, paneles de intercambio de calor 2, tanques de enfriamiento 3, una estación de bombeo 4, una columna de intercambio de calor 5, un tanque de agua 6, una estación de batería 7, colectores solares planos 8, paneles solares 9 y un sistema de control automático 10 Los paneles de intercambio de calor 2 están instalados intercambiadores de calor planos verticales soldados a partir de dos láminas de paredes delgadas (grosor 0.1-0.5 mm) con canales internos a través de los cuales pasa el líquido refrigerante (agua) proveniente del refrigerador. El refrigerador está hecho en forma de varios tanques de enfriamiento 3, que son tanques de gran capacidad (más de 20-60 mil litros), llenos de agua y enterrados en el suelo a una profundidad de 5-10 m Columna de intercambio de calor 5 es un tanque cilíndrico instalado verticalmente con un volumen de hasta 2000 l, lleno de agua, que se calienta durante el día mediante colectores solares planos (SC) 8 (dispositivos que convierten la energía solar en energía térmica del refrigerante).
La instalación funciona de la siguiente manera. Durante el día se acumula energía térmica en la columna de intercambio de calor por el funcionamiento de los colectores solares planos (SC) y energía eléctrica en los acumuladores de la estación de baterías por el funcionamiento de los paneles solares (SB). Por la noche, la temperatura de la superficie de la tierra y del aire comienza a disminuir debido a la radiación. Debido a la columna de intercambio de calor llena de agua caliente, que se calienta durante el día mediante colectores solares planos (SC), se crea una corriente de aire caliente en el tubo de escape de la carcasa de la instalación.
Como resultado de la diferencia de presión, el aire atmosférico ingresa a través de la parte inferior abierta a la carcasa y entra en contacto primero con el nivel inferior y luego con los niveles superiores de los paneles de intercambio de calor, y escapa a la atmósfera a través del tubo de escape. .
Si la humedad relativa del aire está cerca del 100%, el vapor de agua que contiene se condensa en las superficies de los paneles de intercambio de calor y el agua resultante fluye hacia el tanque. Si la humedad relativa del aire es inferior al 100%, pero superior al 50%, primero el aire se enfría en la superficie de los paneles de intercambio de calor a una temperatura en la que el vapor se satura y luego se produce la condensación. El proceso de condensación también continuará durante el día, solo que al principio el aire atmosférico cálido será enfriado por las superficies de los paneles de intercambio de calor, ya que el agua fría fluye dentro de los paneles de intercambio de calor, que es suministrada por bombas de tanques de gran capacidad llenos con agua y enterrado en el suelo a una profundidad de más de 5 m, a una temperatura hasta que el vapor en él se sature. Cuando el agua en el tanque del refrigerador se calienta por encima de la temperatura establecida, el sistema de control automático conecta otro tanque para que funcione, y en el tanque desconectado, el agua se enfría por intercambio de calor natural con el suelo frío de la tierra. Luego se repite el proceso en la misma secuencia. Siempre que la planta funcione durante 10 horas al día, la tasa diaria de producción de agua para una planta con un diámetro exterior de 15 m y una superficie de condensación de unos 2500 m 2 debería ser de 15 a 25 toneladas.
Para confirmar la posibilidad de obtener agua dulce en una instalación autónoma para la obtención de agua del aire atmosférico, se realizaron estudios experimentales. Los estudios experimentales se llevaron a cabo en el territorio de la producción piloto del Instituto Aerohidrodinámico Central que lleva el nombre de N.E. Zhukovsky (ciudad de Zhukovsky, región de Moscú) en julio de 2005 de 17:30 a 18:30 en condiciones parcialmente nubladas a una temperatura ambiente promedio de 25 ° C y una humedad relativa de aproximadamente 70 % . Como superficie de condensación se utilizó un panel intercambiador de calor plano de acero resistente a la corrosión de 0,3 mm de espesor con una superficie total de 0,5 m 2 . El panel se conectó a la red de suministro de agua con la ayuda de mangueras flexibles y un ramal, y el agua se drenó a la alcantarilla desde otro ramal del panel. Para el experimento, se utilizó agua del sistema de suministro de agua, cuya temperatura en la entrada al panel no superó los 12-13 °C. El caudal de suministro de agua al panel fue de 5-6 l/min. Para crear un flujo de aire, se utilizó un ventilador doméstico, que se utilizó para soplar el panel a una velocidad de 2 a 3 m/s. El experimento duró una hora. El agua obtenida como resultado de la condensación se recogió con una esponja (debido al corto tiempo del experimento) de la superficie en un recipiente de medición. Como resultado, se obtuvieron 0,28 l de agua en una hora. Es decir, el rendimiento de la planta para las condiciones de Moscú (muy desfavorables en cuanto a la obtención de la máxima productividad) es de aproximadamente 0,56 l/h. Por lo tanto, se pueden obtener 10-12 litros de agua dulce de un metro cuadrado en 10 horas, y la productividad de una planta industrial con un área de condensación de 2500-3000 m 2 puede alcanzar las 32 toneladas de agua por día. El funcionamiento de esta instalación no necesita más energía que la solar, funciona en modo automático y es absolutamente respetuosa con el medio ambiente.
Los experimentos realizados confirmaron no solo la posibilidad de obtener agua dulce en una instalación autónoma para obtener agua dulce del aire atmosférico, sino también su eficiencia bastante alta, pero, lamentablemente, hoy en día no existe una sola instalación industrial para condensar agua de la atmósfera. , aunque existen varias soluciones caseras para conseguir 10-100 litros de agua al día.
Los principales mercados de venta de este tipo de instalaciones industriales serán los países del Golfo Pérsico, Estados Unidos (California, etc.), Australia, Asia Central, Sur de Europa, Norte de África, India, China.
El agua condensada de la atmósfera es un recurso natural completamente renovable, se utilizan fuentes de energía renovables para la producción, el costo del agua será mucho menor que el agua de las plantas desalinizadoras, al mismo tiempo, el costo del agua desalinizada se incrementará varias veces para el 2030 .
Atractivo de inversión del proyecto. Para los inversionistas y fondos que han decidido invertir en un proyecto en una etapa temprana de desarrollo, se abren perspectivas de obtener ingresos por inversiones, comparables a las inversiones en etapas tempranas en empresas como Facebook, WhatsApp, Skype, Instagram y otras. En la próxima década, nuevas empresas ingresarán al mercado con tecnologías que hoy están al nivel de las primeras I+D. Esto supondrá la creación de una nueva industria internacional, el desarrollo de nuevas tecnologías en diferentes continentes.
Se planea crear instalaciones industriales para producir al menos 20 mil litros de agua por día utilizando tecnologías que no tienen análogos en el mundo.
Estas unidades serán completamente independientes energéticamente, como fuente de electricidad para el funcionamiento de todos los componentes y conjuntos, se utilizará electricidad de paneles fotovoltaicos o generadores de viento (esto depende de las especificidades regionales), parte de la electricidad se venderá a través de energía tradicional. redes
Para lograr la máxima eficiencia energética y eficiencia económica, planeamos instalar no unidades individuales, sino montar AWG Farms ^ que operarán 15-30 unidades al mismo tiempo, esto nos permitirá recibir de 300 mil a 600 mil litros de agua por día, o de 90 mil a 200 mil toneladas de agua por año.
Patentes y know-how. Hoy, los materiales y documentos están listos para varias patentes que requieren protección de patente internacional. En el proceso de establecimiento de la producción de instalaciones industriales, se crearán y registrarán al menos varios cientos de patentes para proteger las invenciones y los conocimientos técnicos.
Producción. Para crear la producción de plantas industriales, es necesario contar con una infraestructura altamente desarrollada, modernos equipos de prensado y soldadura, los últimos desarrollos en el campo de los aceros inoxidables, ciencia de los materiales, industria fotovoltaica, científicos de materiales, diseñadores, ingenieros, ingenieros térmicos, tecnólogos, logística, especialistas en energías renovables (fuentes de energía renovables) etc. Después de completar el trabajo con MVP, planeamos crear una producción de muestras industriales dentro de un año.
Se planea crear instalaciones industriales para producir al menos 20 mil litros de agua por día utilizando tecnologías que no tienen análogos en el mundo. Estas unidades serán completamente no volátiles (se utilizará electricidad de paneles fotovoltaicos o generadores de viento).
Marketing y ventas. Las principales regiones del mundo en las que existe un gran interés en las plantas de condensación de agua industrial son: países MENA, Asia Central, Sur de Europa, India, Australia, EE. UU., China, América del Norte y del Sur.
Como clientes y socios, consideramos los siguientes tipos de organizaciones: empresas públicas y privadas responsables del suministro de agua y los servicios públicos; empresas públicas y privadas involucradas en el desarrollo de energías alternativas y recursos naturales renovables; fondos y agencias privadas y públicas; organizaciones y fundaciones internacionales; varias organizaciones benéficas y otras organizaciones de orientación social.
Hasta 2025, la inversión total de todos los países en tecnologías alternativas para la obtención de agua se estima en $ 150-400 mil millones.
Inversiones, la necesidad de financiación. Para completar las pruebas y crear un MVP, se necesitan entre 15 y 20 millones de rublos. Para crear la producción de instalaciones industriales, se necesitan $ 2224 millones.
- Zajarov I.A. Genética ecológica y problemas de la biosfera. - L.: Saber, 1984.
- Kuznetsova V. N. Ecología de Rusia: Lector. - M.: AOMDS, 1995.
- Nebel B. Ciencias ambientales: cómo funciona el mundo. Por. De inglés. - M.: Mir, 1993.
- Patente RF. Nº 20564479 "Instalación para la condensación de agua dulce del aire atmosférico".
- Patente RF. N° 2131001 “Instalación para la obtención de agua dulce a partir del aire atmosférico”.
- Patente de los Estados Unidos No. 6.116.034 Sistema para agua dulce de la atmósfera. AIRE/Sep/2000.
- RF patente No. 2256036. Instalación autónoma para la condensación de agua dulce del aire atmosférico.
- Semenov I.E. Instalación autónoma para la condensación de agua dulce del aire atmosférico. Das int. Simposio "Okologiche, technologiche und rechtlihe Aspekte der Lebensversorging". ERO-EGO. Hanovre. 2012.
- Semenov I.E. Instalación autónoma para la condensación de agua dulce del aire atmosférico // ViST, No. 12/2007.
- Semenov I.E. Agua del aire // Agua y ecología, nº 4/2014.
En química para el grado 11 (O.S. Gabrielyan, 2007),
una tarea №4
al capitulo" §17 El papel del agua en las reacciones químicas».
Los científicos dicen que en los próximos 25 a 30 años, las reservas mundiales de agua dulce se reducirán a la mitad. Hoy en día, el agua dulce constituye aproximadamente el 3% de toda el agua en la tierra. Aproximadamente el 75% del agua dulce del mundo se encuentra en icebergs y glaciares, con casi todo el resto del agua dulce bajo tierra. Solo el 1% de las reservas de agua son de fácil acceso para los humanos, pero incluso a pesar de una cifra tan pequeña, esto sería suficiente para satisfacer completamente las necesidades humanas si toda el agua dulce (es decir, este 1%) se distribuyera uniformemente en aquellos lugares donde vive el hombre.
En la actualidad, el norte de Asia, el Medio Oriente, la mayor parte de África, el noreste de México, la mayoría de los estados del oeste de América, Argentina y Chile, y prácticamente todo el continente australiano tienen suministros intermitentes de agua dulce.
¿Cómo utilizamos el agua dulce? Durante los últimos cuarenta años, la cantidad de agua dulce limpia por persona ha disminuido en casi un 60%. El principal consumidor de agua es la agricultura. Hoy, este sector de la economía consume más del 85% de toda el agua dulce disponible. Es por esta razón que los productos que se cultivan en tierras con riego artificial son mucho más caros que los productos que se alimentan de precipitaciones naturales.
Hoy, más de ochenta países están experimentando escasez de agua dulce. El problema del agua dulce se agudiza cada día más. Solo en China, más de 300 ciudades están experimentando escasez de agua dulce. la falta de agua en los países del Este se ve especialmente afectada. A menudo, debido a la falta de agua, se producen tensiones políticas entre estados. El uso incorrecto de las aguas subterráneas conduce al agotamiento de sus reservas, cuya tasa de disminución es de 0,1 a 0,3% por año. Por ejemplo, solo en EE. UU. la tasa de extracción de agua de fuentes subterráneas es un 25% superior a la tasa de su recuperación natural. Si continúa esta tasa de gasto de recursos, en 20 años algunas áreas de los EE. UU. se volverán improductivas. También en los EE. UU., más del 37 % de los cuerpos de agua, como los lagos, están contaminados y no son aptos ni siquiera para nadar. Aproximadamente el 95% del agua no es apta para el consumo humano en los países en desarrollo.
La demanda está aumentando y la cantidad de agua está disminuyendo. Hoy, casi 2 mil millones de personas en más de 80 países tienen un suministro limitado de agua potable. Solo en nueve países el consumo de agua dulce supera la tasa de su renovación natural. Ya para 2025, casi 50 países, donde la población total es de 3 mil millones de personas, enfrentarán escasez de agua. Incluso a pesar de la abundancia de lluvia que cae en China, la mitad de la población del país no recibe agua potable de manera adecuada y regular. En los EE. UU., el bombeo de agua subterránea es un 25 % más rápido que su tasa de recuperación. ¡En algunas zonas del país el consumo supera en un 160% la recuperación! El agua subterránea, así como el suelo, se recupera muy lentamente, aproximadamente un 1% por año. Pero incluso estas cifras no detienen a los estadounidenses. De media, un ciudadano estadounidense gasta cuatro veces más agua dulce que un europeo.
El efecto invernadero es cada vez más evidente. Cada vez se liberan más gases a la atmósfera. El clima de la Tierra se altera cada año. Ya ahora hay una redistribución significativa de las precipitaciones, la aparición de sequías en países donde esto no debería suceder, nevadas en África, heladas sin precedentes de menos 30 ° C en Italia, España y otros países europeos: todo esto es una consecuencia del efecto invernadero. Efecto y calentamiento global.
El resultado de tales cambios puede ser una disminución en el rendimiento de los cultivos, un aumento en el número de enfermedades de las plantas, un aumento en el número y tipos de insectos dañinos. Todo se debe al hecho de que el ecosistema se vuelve inestable, no puede adaptarse a condiciones que cambian tan rápidamente.
Las emisiones de las industrias químicas e industriales son un auténtico "cóctel" venenoso para la atmósfera, principal motivo de la reducción, y en algunos casos de la destrucción de campos y bosques. Para reducir el impacto humano en la naturaleza, primero se debe rechazar o al menos reducir el consumo de fuentes de energía fósil en un promedio de 60-80%. Pero hoy esto es prácticamente irreal, ya que todos vivimos en un mundo industrial y no podemos rechazar los beneficios.
