Modalități de a rezolva problema deficitului de apă. Lipsa de apă potabilă în lume. Motive pentru lipsa apei proaspete pe Pământ

Volumul total de apă de pe Pământ este de aproximativ 1400 de milioane de metri cubi. km, din care doar 2,5%, adică aproximativ 35 de milioane de metri cubi. km, cade pe apa dulce. Majoritatea rezervelor de apă dulce sunt concentrate în gheața perenă și zăpada din Antarctica și Groenlanda, precum și în acviferele adânci. Principalele surse de apă pentru consumul uman sunt lacurile, râurile, umiditatea solului și rezervoarele de apă subterană relativ puțin adânci. Partea operațională a acestor resurse este de doar aproximativ 200 de mii de metri cubi. km - mai puțin de 1% din toate rezervele de apă dulce și doar 0,01% din toată apa de pe Pământ - și o parte semnificativă dintre acestea sunt situate departe de zonele populate, ceea ce agravează și mai mult problema consumului de apă.

În ceea ce privește volumul total al resurselor de apă dulce, Rusia ocupă o poziție de lider în rândul țărilor europene. Potrivit ONU, până în 2025 Rusia împreună cu Scandinavia, America de Sud și Canada vor rămâne regiunile cu cea mai mare aprovizionare cu apă dulce, de peste 20 de mii de metri cubi. m/an pe cap de locuitor.

Potrivit Institutului Mondial de Resurse, în ultimul an, cele mai sărace țări din lume au fost 13 state, inclusiv 4 republici ale fostei URSS - Turkmenistan, Moldova, Uzbekistan și Azerbaidjan.

Țări cu până la 1 mie de metri cubi. m de apă dulce în medie pe cap de locuitor: Egipt - 30 de metri cubi. m per persoană; Israel - 150; Turkmenistan - 206; Moldova - 236; Pakistan - 350; Algeria - 440; Ungaria - 594; Uzbekistan - 625; Olanda - 676; Bangladesh - 761; Maroc - 963; Azerbaidjan - 972; Africa de Sud - 982.

Materialul a fost pregătit pe baza informațiilor din surse deschise

Problema apei proaspete de pe Pământ devine din ce în ce mai urgentă în fiecare an. Populația planetei este în creștere, producția industrială este și ea în creștere, urmată de o creștere semnificativă a consumului de apă dulce. Problema globală a apei dulci este că resursele de apă nu sunt reaprovizionate.

Astfel, rezervele de apă dulce de pe planetă scad treptat, iar dacă modul extins de cheltuire a resurselor de apă nu este schimbat, acest lucru poate duce la o lipsă de apă dulce în majoritatea regiunilor, iar apoi la un dezastru ecologic.

Care sunt modalitățile de a rezolva lipsa de apă dulce?

Există multe abordări și tehnologii aici:

1) Conservarea rezervelor de apă dulce din rezervoare.

Acest lucru permite nu numai conservarea resurselor de apă, ci și aprovizionarea cu apă în cazul unor dezastre neprevăzute.

2) Tehnologii pentru prelucrarea apei.

Apele menajere și uzate trebuie procesate și tratate. Acest lucru economisește o cantitate semnificativă de apă dulce.

3) Desalinizarea apei sărate.

Tehnologiile de procesare a apei sărate în apă dulce (desalinizare) devin din ce în ce mai avansate și necesită mai puține costuri materiale. Transformarea apei sărate în apă dulce este o soluție excelentă la problema apei proaspete.

4) Tehnici de ameliorare pentru culturi.

Cu ajutorul tehnologiilor moderne de selecție genetică, a devenit posibilă creșterea culturilor agricole rezistente la solurile sărate. Aceste plante pot fi udate cu apă sărată, iar acest lucru economisește o cantitate semnificativă de apă dulce.

O altă modalitate interesantă de a economisi apă proaspătă atunci când udați plantele este irigarea prin picurare. Pentru aceasta, terenul agricol este alimentat cu un sistem de țevi ramificate de diametru mic, prin care apa curge direct către plantă sau rădăcinile acesteia (atunci când sistemul este subteran) și aceasta reduce dramatic consumul de apă dulce.

6) Ape reziduale.

Deoarece agricultura consumă o cantitate foarte importantă de resurse de apă, apele uzate pot fi folosite pentru irigarea plantelor. Această practică nu este aplicabilă în toate cazurile, dar atunci când este utilizată, dă un rezultat eficient.

7) Pădure artificială.

O soluție neobișnuită la problema deficitului de apă dulce în regiunile aride ale lumii este crearea unei păduri artificiale în deșerturi. În practică, astfel de proiecte nu au fost încă implementate, dar se lucrează la ele.

8) Fântâni și ghețari etc.

Rezerve uriașe de apă dulce sunt concentrate în ghețari. Dacă topești unele dintre ele cu pricepere, se poate elibera o cantitate semnificativă de apă. O altă opțiune pentru producerea apei proaspete este forarea puțurilor adânci.

Opțiunile mai exotice includ tehnologia de influențare a norilor de ploaie și formarea condensului de apă din ceață.

Astfel, prin utilizarea tehnologiilor moderne de mediu, problemele utilizării apei pot fi rezolvate în mare măsură în viitorul apropiat.

Lipsa apei proaspete în fiecare an devine o problemă din ce în ce mai fierbinte pentru civilizația noastră.

În acest articol, vom lua în considerare posibilele consecințe ale acestei probleme globale. Imediat, observăm că problema lipsei de apă potabilă curată se aplică nu numai regiunilor aride ale planetei noastre, ci se aplică tuturor țărilor în care se realizează o utilizare ineficientă „nerezonabilă” a resurselor de apă. Oamenii simt lipsa apei proaspete pe toate continentele, fără excepție.

Consumul de apă de către omenire este în creștere inexorabil și în secolul XX a ajuns la 5.000 km 3 pe an, în timp ce este necesar să se țină cont de faptul că și ritmul de poluare a acesteia este în creștere. În fiecare an, 2.800.000.000 de oameni se confruntă cu o lipsă de apă dulce timp de 1 lună. În prezent, aproximativ 700 de milioane de oameni trăiesc în regiuni cu resurse de apă sub nivelul minim. În același timp, tendința este de așa natură încât până în 2025 această cifră va crește la 3.000.000.000 de persoane. Un fapt interesant este că în perioada în care populația a crescut de 3 ori, consumul de apă a crescut de aproximativ 17 ori.

În prezent sunt luate în considerare cele mai problematice regiuni - Orientul Mijlociu și Africa, iar în viitorul apropiat această problemă poate deveni radical acută în țări precum India și China.

Motive pentru lipsa de apă dulce

• Schimbări globale ale climei Pământului.
• Schimbări ale vremii - ca o consecință a încălzirii globale.
• O creștere a numărului de inundații și secete - ca urmare a schimbărilor meteorologice.
• Poluarea agresivă a resurselor de apă, ca urmare a activităților umane casnice și economice.
• Cererea tot mai mare de apă dulce, datorită creșterii populației lumii.
• Utilizarea irațională a apei de către oameni.

Lipsa apei proaspete - posibile consecinte

Lipsa globală de apă dulce, cu probabilitate de aproape 100%, va duce la următoarele consecințe:

• dezvoltarea industriilor care consumă cantități mari de apă dulce va încetini sau se va opri complet;
• calitatea vieții ca atare va scădea;
• este evident că lipsa de apă dulce curată va da o lovitură semnificativă agriculturii (în prezent, 3/4 din toată apa consumată de omenire este reprezentată de agricultură);
• experții au considerat că în țările care se confruntă constant cu lipsa apei este posibilă o scădere a PIB-ului cu 6%;
• lipsa apei potabile pot provoca conflicte politice și militare interregionale;
• consecința lipsei de apă potabilă curată va duce inexorabil la creșterea numărului diferitelor boli și epidemii;
• din cauza lipsei de apă potabilă curată, este posibilă o scădere vizibilă a natalității și o scădere a populației;

Ce să fac …

Ce să fac!? S-au scris și spus multe despre asta, dar vom enumera încă o dată cele mai importante, din punctul nostru de vedere, măsuri pe care omenirea le poate lua astăzi:

• Restaurarea și protecția ecosistemului natural al planetei;
• Colectare și tratare de înaltă calitate a apelor uzate;
• Colectare și tratare de înaltă calitate a apelor uzate agricole;
• Implementarea tehnologiilor de economisire a apei în agricultură;
• Dezvoltarea și implementarea tehnologiilor de economisire a apei în industrie și electrocasnice;
• Economisirea apei în gospodării;
• Utilizarea în industrie și agricultură a apei în ciclu închis;

Lista de mai sus este doar o mică parte din toate acțiunile de conservare posibile

2015-12-15

Astăzi omenirea trăiește într-o perioadă în care apa dulce de pe Pământ lipsește foarte mult. Lipsa de apă dulce devine unul dintre principalii factori care împiedică dezvoltarea civilizației în multe regiuni ale lumii...

Descrierea problemei

Doar în perioada 1950-1980, consumul de apă dulce pe an a crescut de patru ori și a ajuns la 4000 km3, iar această creștere continuă. Consumul de apă per locuitor al unui oraș modern variază între 100 și 900 de litri pe zi. Și asta este doar pentru nevoile casnice. Cu toate acestea, în multe țări, această cifră este mai mică de 10 litri, drept urmare mai mult de două miliarde de oameni de pe pământ nu au nici măcar suficientă apă potabilă.

În ultimii 30 de ani, consumul mediu de combustibil la 100 km al mașinilor de pasageri s-a redus de peste jumătate, dar o persoană mai are nevoie de cel puțin doi litri de apă potabilă pe zi. Trăim în așa-numitul Sfârșit al erei petrolului, începutul epocii resurselor regenerabile. Potrivit experților ONU, în secolul XXI, apa va deveni o resursă strategică mai importantă decât petrolul și gazul, deoarece o tonă de apă curată este deja mai scumpă decât petrolul (Africa de Nord, Australia, Africa de Sud, Peninsula Arabă, Asia Centrală). , SUA (unele state).Se estimează că fiecare dolar investit în îmbunătățirea apei și a canalizării aduce venituri impresionante între 25 și 84 USD.

Principalele surse de apă dulce sunt apele râurilor, lacurilor, fântânilor arteziene și desalinizarea apei de mare. Cantitatea de apă din atmosferă la un moment dat variază de la 10 la 14 mii km 3, în timp ce în total toate canalele râurilor și lacurile conțin 1,2 mii km 3. În fiecare an, aproximativ 600 mii km 3 se evaporă de la suprafața pământului și oceanului, aceeași cantitate cade apoi sub formă de precipitații și doar 7 % cantitatea totală de precipitații este scurgerea anuală a râului. Dintr-o comparație între cantitatea totală de umiditate evaporată și cantitatea de apă din atmosferă, este ușor de observat că aceasta este reînnoită de 45 de ori în atmosferă pe parcursul anului. Deci, principala sursă de apă dulce - apa din atmosferă - se dovedește a fi nefolosită.

În prezent, se folosesc în principal două metode de desalinizare a apei: distilarea prin evaporare (70%) și filtrarea prin membrane (30%).

Ambele metode sunt destul de costisitoare, deoarece necesită un consum semnificativ de energie. Metoda membranei este destul de sensibilă la contaminarea mecanică a apei, în plus, odată cu creșterea temperaturii apei desalinizate, performanța instalațiilor cu membrane scade. Ca urmare a functionarii ambelor tipuri de sisteme se obtine o cantitate semnificativa de sare, care trebuie indepartata, ceea ce duce la poluarea mediului prin instalatii puternice de desalinizare. În plus, arderea petrolului pentru a genera energia necesară exploatării acestor centrale are ca rezultat poluarea aerului. Utilizarea proceselor naturale face posibilă obținerea unor cantități uriașe de apă dulce în regiunile sudice, practic fără a afecta mediul.

Un număr mare de țări situate în regiuni aride și fierbinți ale lumii suferă din cauza lipsei de apă dulce, deși conținutul acesteia în atmosferă este semnificativ. Apa din atmosferă este distribuită neuniform, mai mult de jumătate din toți vaporii de apă se află în straturile inferioare (până la 1,5 km) și aproximativ 50% în troposferă. Pe suprafața Pământului, umiditatea absolută medie pe glob este de aproximativ 10-12 g / m 3, în zonele tropicale este mai mare de 25 g / m 3. În deșerturi și stepe, unde practic nu există surse de apă dulce, umiditatea absolută în stratul de aer de suprafață variază între 15 și 35 g/m 3 și se modifică semnificativ în timpul zilei la suprafața pământului, atingând valori maxime noaptea. Această resursă de apă dulce se reînnoiește constant, caracteristicile condensului care poate fi obținut în majoritatea zonelor Pământului sunt foarte mari: condensul conține două până la trei ordine de mărime metale mai puțin toxice în comparație cu cerințele serviciilor sanitare, practic nu conține. conțin microorganisme și este bine aerat. Utilizarea umidității conținute în atmosfera Pământului, cu un impact minim asupra mediului, va rezolva toate problemele asociate cu deficitul de apă dulce și, așa cum se va arăta mai jos, este posibil să se creeze astfel de instalații care practic nu necesită consum de energie, ceea ce ne permite să afirmăm că această apă va fi cea mai ieftină dintre toate cele obținute în alte moduri.

Există multe locuri pe planeta noastră cu condiții aproape ideale pentru obținerea apei proaspete din aerul atmosferic. De exemplu, în Regatul Arabiei Saudite, un stat cu o populație de peste 25 de milioane de oameni, care ocupă aproape 80% din populația arabă. Peninsula și câteva insule de coastă din Marea Roșie și Golful Persic, Din punct de vedere al structurii suprafeței, cea mai mare parte a țării este un vast platou deșert (altitudine de la 300-600 m în est până la 1520 m în vest), ușor disecat de albiile uscate ale râurilor (wadis). Zona joasă Al-Khasa (până la 150 km lățime) se întinde pe alocuri de-a lungul coastei Golfului Persic. Clima în nord este subtropicală, în sud este tropicală, puternic continentală, uscată. Verile sunt foarte calde, iernile sunt calde. Precipitațiile medii anuale sunt de aproximativ 70100 mm (în regiunile centrale maximul este primăvara, în nord - iarna, în sud - vara); la munte până la 400 mm pe an. În zonele deșerților și altele, nu plouă deloc în câțiva ani.

Aproape toată Arabia Saudită nu are râuri permanente sau surse de apă; cursurile temporare se formează numai după ploi intense. Problema alimentării cu apă (care este de aproximativ 1520 km 3) se rezolvă prin dezvoltarea întreprinderilor de desalinizare a apei de mare, realizarea fântânilor de adâncime și fântâni arteziene.

Temperatura medie din iulie în Riad variază de la 26 la 42 ° C, în ianuarie de la 8 la 21 ° C, maxima absolută este de 48 ° C, în sudul țării până la 54 ° C cu o umiditate relativă de 40-70 ° C. % (umiditatea relativă poate fi definită ca raportul dintre densitatea vaporilor de apă și densitatea vaporilor de apă saturați la aceeași temperatură, exprimată ca procent), iar fiecare metru cub de aer conține până la 24 g de apă. Când temperatura scade cu 10-15 ° C, din fiecare metru cub pot fi izolate până la 12 g de apă. Având în vedere că scăderea zilnică a temperaturii poate fi mai mare de 20 ° C, devine clar de ce roua abundentă cade adesea în Sahara.

Pentru a obține cantități semnificative de condens din aerul atmosferic trebuie îndeplinite două condiții: temperaturi sub „punctul de rouă” și prezența centrelor de condensare. Dacă în vaporii suprasaturați se introduce o picătură cu raza mai mare decât cea critică, atunci creșterea picăturii va duce la scăderea potențialului termodinamic și, prin urmare, se va produce condensarea. Dacă raza picăturii este mai mică decât cea critică, atunci picătura se va evapora, deoarece odată cu creșterea picăturii în acest caz crește potențialul termodinamic. Odată cu scăderea temperaturii, care are loc în Sahara noaptea, foarte adesea vaporii se dovedesc a fi într-o stare metastabilă, iar pentru apariția celei de-a doua faze în atmosferă, adică pentru formarea de picături, este necesar să existe „nuclee” mai mari decât dimensiunea critică. Acestea pot fi mici picături de apă sau particule de praf sau suprafața pământului. De exemplu, pentru ca o picătură de 0,1 µm să crească la o temperatură de 10 ° C, este necesară o suprasaturare de peste 200%. Nucleele mici de condensare din atmosferă trăiesc suficient de mult, dar sunt mici pentru a se produce condens, în timp ce nucleele mari sunt îndepărtate rapid ca urmare a tasării Stokes. În clima Orientului Mijlociu, noaptea, condițiile de temperatură în multe cazuri sunt favorabile pentru formarea precipitațiilor, cu toate acestea, absența nucleelor ​​de condensare în atmosfera inferioară nu permite picăturilor să se dezvolte suficient. Prin urmare, este necesar să se creeze un sistem foarte ramificat de suprafață de condensare și condiții de ventilație convectivă pentru suflarea acestuia cu aer atmosferic umed.

Dacă vaporii de apă s-au condensat și se află în aer sub formă de picături mici, atunci obținerea apei se reduce la extracția sa mecanică din aerul umed. Experimente pentru obținerea apei prin această metodă au fost efectuate în multe părți ale lumii. Această metodă de obținere a apei are loc în ecosistemele naturale. Se știe că munții și pădurea, parcă, „pieptănează” ceața. Chiar dacă nu este ploaie, dar dacă un nor trece prin pădurea din munți, atunci umezeala se condensează pe ramurile și frunzele copacilor și apoi cade pe pământ. Recepția umidității condensate pe tufișuri, copaci sau pe captatoare artificiale de apă a fost confirmată experimental în 47 de locuri din 22 de țări ale lumii. În raioanele orașului Feodosia, în Republica Tuva, pe movilele antice din Altai și în Transcaucaz, au fost găsite mormane de moloz (gabioane), îngrămădite de oameni pentru a condensa umiditatea atmosferică.

Cele mai interesante au fost structurile Feodosia, care, din păcate, au fost acum demontate.

În orașul Feodosia din Rusia până în anii 80 ai secolului al XIX-lea nu a existat nicio alimentare cu apă dintr-o sursă puternică, dar a existat un număr destul de mare de „fântâni” orașului. Apa le era adusă prin gravitație prin țevi de ceramică în direcția munților din jurul orașului. Nu existau semne de izvoare sau structuri de alimentare cu apă pe acești munți. Cert este că condensul a fost colectat din stâncă, pe care au fost instalate grămezi speciale de moloz. În acest caz s-a folosit efectul condensării capilare. În perioada de glorie a Feodosiei, în secolele XV-XIV, populația sa a ajuns la peste 80 de mii de oameni, dar toată alimentarea cu apă a fost efectuată folosind astfel de gabioane de condensare.

Soluții

Recent, s-au făcut încercări de a crea astfel de instalații artificiale în Rusia. Astfel, în Laboratorul de surse regenerabile de energie al Facultății de Geografie a Universității de Stat din Moscova, numit după M.V. Profesorul Lomonosov Alekseev V.V. cu angajații a fost elaborat proiectarea instalației staționare „Rosa-1” cu o capacitate estimată de 20-40 m 3 de apă dulce pe zi în regiunea mediteraneană. Este conceput pentru a obține apă proaspătă prin condensarea umidității atmosferice pe un sistem de suprafețe expandate de condensare suflate de aerul atmosferic umed.

Condensarea vaporilor de apa continuti in aer cand acesta este racit seara si noaptea este un proces natural. Este utilizat în mod activ de ecosistemele naturale, dar utilizarea lui în scopuri economice este o problemă dificilă din cauza cantității specifice mici (pe unitate de suprafață) de condens formată. Autorii instalației Rosa-1 și-au pus sarcina de a localiza în aparatele pe care le-au propus și de a intensifica procesul de condensare a umidității atmosferice pentru a obține rezultate care să ofere, din punct de vedere tehnic și economic, posibilitatea utilizării economice. a acestor dispozitive, în principal în zonele aride lipsite de surse de apă. În acest sens, ei se bazează pe experiența istorică de utilizare a analogilor acestor dispozitive pentru obținerea de apă proaspătă, care sunt „grămădele” de pietriș (pietriș).

Prin această analogie, autorii propun de asemenea să se utilizeze o umplutură cu pietricele de un anumit volum, în care este localizat procesul de condensare a umidității atmosferice, deoarece o condiție necesară pentru o astfel de localizare este dezvoltarea maximă a suprafeței de condensare, adică unele sunt propuse structuri pentru condensarea umidității atmosferice, a căror bază, cu diverse forme geometrice generale, se află după cum urmează denumite gabioane, care sunt un recipient cu plasă din sârmă umplut cu bucăți de piatră zdrobită cu diametrul nominal de 10 cm în atmosferă. .

Principalul indicator al funcționării dispozitivului luat în considerare este productivitatea acestuia, care, în comparație cu investițiile de capital și costurile de exploatare, determină costul unei unități de producție (apă dulce), care, la rândul său, oferă un răspuns la întrebare. a posibilității de utilizare economică a dispozitivului. Un prototip al unei astfel de instalații a fost instalat în orașul Obninsk, Regiunea Moscova, dar performanța sa s-a dovedit a fi extrem de scăzută, în primul rând din cauza performanței slabe a gabioanelor, a căror răcire eficientă era imposibilă. Lucrarea nu s-a oprit însă aici, iar grupul profesorului V.V. a dezvoltat câteva alte scheme de instalații precum „Sursa” și altele. Cu toate acestea, nu a fost posibilă atingerea productivității de proiectare care să permită realizarea unei instalații industriale.

Sarcina noastră a fost să dezvoltăm o diagramă a unei instalații pentru obținerea apei proaspete din aerul atmosferic (schema instalației este prezentată în Fig. 1 și 2), folosind surse regenerabile de energie cu creșterea eficienței suprafeței de condensare și asigurând autonomie in timpul functionarii. Pentru a face acest lucru, într-o instalație de condensare a apei proaspete din aerul atmosferic, care conține colectoare solare, panouri solare,

Principalul indicator al funcționării dispozitivului luat în considerare este performanța acestuia, care, în comparație cu investițiile de capital și costurile de exploatare, determină costul unitar al unui sistem de refrigerare, un colector de apă, o conductă de aer și un sistem de ventilație, un sistem foarte eficient. Sistemul de panouri de condensare de design special este introdus ca un condensator, iar straturile de suprafață ale pământului la o anumită adâncime. Efectul se realizează datorită faptului că un sistem foarte eficient de condensare a panourilor plate cu pereți subțiri este utilizat ca condensator, iar sursele naturale de frig sunt folosite ca sursă de frig - straturile de suprafață ale pământului la o anumită adâncime.

Conține o carcasă 1, panouri de schimb de căldură 2, rezervoare de răcire 3, o stație de pompare 4, o coloană de schimb de căldură 5, un rezervor de apă 6, o stație de stocare 7, colectoare solare plate 8, panouri solare 9 și un sistem de control automat 10 Panourile de schimb de căldură 2 sunt instalate schimbătoare de căldură plane pe verticală sudate din două foi cu pereți subțiri (0,1-0,5 mm grosime) cu canale interne prin care curge lichidul de răcire (apa) din frigider. Frigiderul este realizat sub forma mai multor rezervoare de răcire 3, care sunt rezervoare de mare capacitate (mai mult de 20-60 de mii de litri) umplute cu apă și îngropate în pământ la o adâncime de 5-10 m. Coloana de schimb de căldură 5 este un rezervor cilindric instalat vertical cu un volum de până la 2000 l, umplut cu apă, care este încălzit în timpul zilei de către colectoare solare plate (SC) 8 (dispozitive care transformă energia solară în energie termică a lichidului de răcire).

Instalarea funcționează după cum urmează. În timpul zilei, energia termică se acumulează în coloana de schimb de căldură datorită funcționării colectoarelor solare plate (SC) și energie electrică în bateriile stației de acumulare datorită funcționării celulelor solare (SB). Noaptea, temperatura suprafeței pământului și a aerului începe să scadă din cauza radiațiilor. Datorită coloanei de schimb de căldură umplută cu apă caldă, care este încălzită în timpul zilei de colectoare solare plate (SC), se creează un flux de aer cald în conducta de evacuare a corpului unității.

Ca urmare a diferenței de presiune, aerul atmosferic intră prin partea inferioară deschisă în interiorul carcasei și intră în contact mai întâi cu nivelul inferior, apoi cu nivelurile superioare ale panourilor de schimb de căldură și trece prin coș. în atmosferă.

Dacă umiditatea relativă a aerului este aproape de 100%, atunci vaporii de apă din acesta se condensează pe suprafețele panourilor de schimb de căldură, iar apa rezultată curge în rezervor. Dacă umiditatea relativă este mai mică de 100%, dar mai mare de 50%, atunci mai întâi aerul este răcit la suprafața panourilor de schimb de căldură la o temperatură când aburul devine saturat și apoi are loc condensul. Procesul de condensare va continua și în timpul zilei, doar la început aerul atmosferic cald va fi răcit de suprafețele panourilor de schimb de căldură, deoarece în interiorul panourilor de schimb de căldură curge apă rece, care este pompată din rezervoare de mare capacitate umplute cu apă. și îngropat în pământ la o adâncime mai mare de 5 m, la o temperatură până când aburul din acesta devine saturat. Când apa din rezervorul frigiderului este încălzită peste temperatura setată, sistemul de control automat conectează un alt rezervor la funcționare, iar în rezervorul deconectat, apa este răcită prin schimb natural de căldură cu solul rece al pământului. Apoi procesul se repetă în aceeași secvență. Cu condiția ca instalația să funcționeze timp de 10 ore pe zi, rata zilnică de producție de apă pentru o instalație cu un diametru exterior de 15 m și o suprafață de condensare de aproximativ 2500 m 2 ar trebui să fie de 15 până la 25 de tone.

Pentru a confirma posibilitatea obținerii apei proaspete pe o instalație autonomă de obținere a apei din aerul atmosferic, au fost efectuate studii experimentale. Au fost efectuate studii experimentale pe teritoriul unității de producție pilot a N.E. Jukovski (orașul Jukovski, regiunea Moscova) în iulie 2005, între orele 17:30 și 18:30, în condiții parțial înnorate, cu o temperatură medie a mediului de 25 ° C și o umiditate relativă de aproximativ 70 % ... Ca suprafață de condensare a fost utilizat un panou plat de schimb de căldură din oțel rezistent la coroziune de 0,3 mm grosime cu o suprafață totală de 0,5 m 2. Panoul a fost racordat la rețeaua de alimentare cu apă folosind furtunuri flexibile și o conductă de ramificație, iar dintr-o altă țeavă de ramificație a panoului, apa era drenată în canalizare. Pentru a efectua experimentul, am folosit apă din sistemul de alimentare cu apă, a cărei temperatură la intrarea în panou nu a depășit 12-13 ° C. Debitul de alimentare cu apă a panoului a fost de 5-6 l / min. Pentru a crea un flux de aer, a fost folosit un ventilator de uz casnic, cu care panoul a fost suflat cu o viteză de 2-3 m / s. Experimentul a durat o oră. Apa obținută în urma condensului a fost colectată cu un burete (datorită timpului scurt al experimentului) de la suprafață într-un recipient de măsurare. Ca rezultat, s-au obținut 0,28 litri de apă într-o oră. Adică capacitatea instalației pentru condițiile de la Moscova (foarte nefavorabilă din punctul de vedere al obținerii productivității maxime) este de aproximativ 0,56 l/h. Astfel, dintr-un metru pătrat se pot obține 10-12 litri de apă dulce în 10 ore, iar productivitatea unei instalații industriale cu o suprafață de condensare de 2500-3000 m 2 poate ajunge la 32 de tone de apă pe zi. Pentru funcționarea acestei instalații nu necesită energie, cu excepția celei solare, funcționează în mod automat și este absolut ecologic.

Experimentele efectuate au confirmat nu numai posibilitatea obținerii apei proaspete pe o instalație autonomă pentru obținerea apei proaspete din aerul atmosferic, ci și randamentul ei destul de ridicat, dar, din păcate, astăzi nu există o singură instalație industrială de condensare a apei din atmosferă. , deși există mai multe soluții de uz casnic pentru a obține 10-100 de litri de apă pe zi.

Principalele piețe pentru astfel de instalații industriale vor fi țările din Golful Persic, SUA (California etc.), Australia, Asia Centrală, Europa de Sud, Africa de Nord, India, China.

Apa condensată din atmosferă este o resursă naturală complet regenerabilă, pentru producție se folosesc surse regenerabile de energie, costul apei va fi semnificativ mai mic decât apa de la instalațiile de desalinizare, în același timp, costul apei desalinizate va crește de câteva ori până în 2030. .

Atractivitatea investițională a proiectului. Pentru investitorii și fondurile care decid să investească într-un proiect într-un stadiu incipient de dezvoltare, există perspective de a obține venituri din investiții, comparabile cu investițiile în stadiile incipiente în companii precum Facebook, WhatsApp, Skype, Instagram și altele. În următorul deceniu, noi companii vor intra pe piață cu tehnologii care se află la nivelul R&D timpuriu în prezent. Aceasta va presupune crearea unei noi industrii internaționale, dezvoltarea de noi tehnologii pe diferite continente.

Instalațiile industriale pentru obținerea a cel puțin 20 de mii de litri de apă pe zi sunt planificate să fie create folosind tehnologii care nu au analogi în lume.

Aceste instalații vor fi complet nevolatile, energia electrică de la panouri fotovoltaice sau generatoare eoliene va fi folosită ca sursă de energie electrică pentru funcționarea tuturor unităților și ansamblurilor (acest lucru depinde de specificul regional), o parte din energie electrică va fi vândută prin tradițional rețele energetice.

Pentru a obține o eficiență energetică maximă și eficiență economică, intenționăm să instalăm nu instalații individuale, ci să instalăm AWG Farms ^ care vor funcționa simultan 15-30 de instalații, acest lucru ne va permite să primim de la 300 mii până la 600 mii litri de apă pe zi, sau de la 90 mii la 200 mii tone de apă pe an.

Brevete și know-how. Astăzi materialele și documentele sunt pregătite pentru mai multe brevete pentru care este nevoie de protecție internațională prin brevet. În procesul de creare a producției de instalații industriale vor fi create și depuse cel puțin câteva sute de brevete pentru a proteja invențiile și know-how-ul.

Productie. Pentru a crea producția de instalații industriale este necesar să existe o infrastructură foarte dezvoltată, echipamente moderne de presare și sudură, ultimele evoluții în domeniul oțelurilor inoxidabile, știința materialelor, industria fotovoltaică, cercetători materiale, proiectanți, ingineri, ingineri termici. , tehnologi, logistici, specialiști SRE (surse regenerabile de energie) etc. După finalizarea lucrului cu MVP, intenționăm să creăm o producție de desene industriale într-un an.

Instalațiile industriale pentru obținerea a cel puțin 20 de mii de litri de apă pe zi sunt planificate să fie create folosind tehnologii care nu au analogi în lume. Aceste instalații vor fi complet nevolatile (se va folosi energie electrică de la panouri fotovoltaice sau generatoare eoliene).

Marketing si vanzari. Principalele regiuni ale lumii în care există un mare interes pentru instalațiile industriale de condensare a apei sunt: ​​țările MENA, Asia Centrală, Europa de Sud, India, Australia, SUA, China, America de Nord și de Sud.

Considerăm următoarele tipuri de organizații drept clienți și parteneri: companii private și publice responsabile cu alimentarea cu apă și utilități; companii private și publice implicate în dezvoltarea energiei alternative și a resurselor naturale regenerabile; fonduri și agenții private și publice; organizații și fundații internaționale; diverse organizații caritabile și alte organizații cu orientare socială.

Până în 2025, investițiile totale ale tuturor țărilor în tehnologii alternative pentru obținerea apei sunt estimate la 150-400 de miliarde de dolari.

Investiție, nevoie de finanțare. Pentru a finaliza testele și a crea un MVP, sunt necesare 15-20 de milioane de ruble. Pentru a crea producția de instalații industriale, este nevoie de 2224 milioane USD.

1. Zaharov I.A. Genetica ecologică și problemele biosferei. - L .: Cunoașterea, 1984.
2. Kuznetsova V.N. Ecologia Rusiei: Cititor. - M .: AOMDS, 1995.
3. Nebel B. Știința mediului: cum funcționează lumea. Pe. din engleza - M .: Mir, 1993.
4. Brevet RF. Nr. 20564479 „Instalație pentru condensarea apei proaspete din aerul atmosferic”.
5. Brevet RF. Nr. 2131001 „Instalație pentru obținerea apei proaspete din aerul atmosferic”.
6. Brevetul Statelor Unite nr. 6.116.034 Sistem pentru apă dulce din atmosferă. AIR / septembrie / 2000.
7. Brevet RF №2256036. Unitate autonomă pentru condensarea apei proaspete din aerul atmosferic.
8. Semenov I.E. Instalatie autonoma de condensare a apei proaspete din aerul atmosferic. Das int. Simpozionul „Okologiche, technologiche und rechtlihe Aspekte der Lebensversorging”. ERO-EGO. Hanovra. 2012.
9. Semenov I.E. Unitate autonomă de condensare a apei proaspete din aerul atmosferic // ViST, Nr. 12/2007.
10. Semenov I.E. Apă din aer // Apă și ecologie, №4 / 2014.

Chimie pentru clasa a 11-a (O.S. Gabrielyan, 2007),
sarcină №4
la capitolul " §17 Rolul apei în reacţiile chimice».

Oamenii de știință spun că în următorii 25-30 de ani, rezervele mondiale de apă dulce se vor reduce la jumătate. Apa dulce reprezintă astăzi aproximativ 3% din toată apa de pe pământ. Aproximativ 75% din apa dulce din lume se găsește în aisberguri și ghețari; practic, restul apei proaspete se află sub pământ. Pentru oameni, doar 1% din rezervele de apă sunt ușor accesibile, dar chiar și în ciuda unei cifre atât de mici, aceasta ar fi destul de suficient pentru a satisface pe deplin nevoile umane, dacă toată apa dulce (și anume acest 1%) ar fi distribuită uniform pe acele locuri în care un omul locuiește.

Astăzi, Asia de Nord, Orientul Mijlociu, mare parte din Africa, nord-estul Mexicului, majoritatea statelor vestice ale Americii, Argentina și Chile și, practic, întregul continent australian au o aprovizionare instabilă cu apă dulce.

Cum folosim apa dulce? În ultimii patruzeci de ani, cantitatea de apă proaspătă curată per persoană a scăzut cu aproape 60%. Agricultura este principalul consumator de apă. Astăzi, acest sector al economiei consumă mai mult de 85% din toată apa dulce disponibilă. Din acest motiv, acele produse care sunt cultivate pe terenuri irigate artificial sunt mult mai scumpe decât produsele care sunt reînnoite din cauza precipitațiilor naturale.

Astăzi, peste optzeci de țări se confruntă cu o penurie de apă dulce. Problema apei proaspete devine din ce în ce mai acută pe zi ce trece. Numai în China, peste 300 de orașe se confruntă cu o lipsă de apă dulce. lipsa apei în ţările din Est este afectată în special. Tensiuni politice apar adesea între state din cauza lipsei de apă. Utilizarea necorespunzătoare a apelor subterane duce la epuizarea rezervelor acestora, a căror rată de scădere este de la 0,1 la 0,3% pe an. De exemplu, numai în SUA, rata de retragere a apei din sursele subterane este cu 25% mai mare decât rata de recuperare naturală a acestora. Dacă această rată a consumului de resurse continuă, atunci în 20 de ani unele zone din Statele Unite vor deveni neproductive. De asemenea, în Statele Unite, mai mult de 37% din corpurile de apă precum lacurile sunt poluate și nepotrivite chiar și pentru înot. Aproximativ 95% din apă este improprie pentru consumul uman în țările în curs de dezvoltare.

Cererile cresc, iar cantitatea de apă scade. Astăzi, aproape 2 miliarde de oameni din peste 80 de țări au resurse limitate de apă potabilă. În doar nouă țări, consumul de apă dulce depășește rata reînnoirii naturale. Până în 2025, aproape 50 de țări cu o populație totală de 3 miliarde se vor confrunta cu deficit de apă. Chiar și în ciuda abundenței ploilor care cad în China, jumătate din populația țării nu este asigurată în mod adecvat cu apă potabilă în mod regulat. În Statele Unite, pomparea apei subterane este cu 25% mai rapidă decât rata de recuperare. În unele părți ale țării, consumul depășește cu 160% recuperarea! Apa subterană, precum și solul sunt recuperate prea lent, aproximativ 1% pe an. Dar nici aceste cifre nu-i opresc pe americani. În medie, un rezident din SUA consumă de patru ori mai multă apă dulce decât un european.

Efectul de seră devine din ce în ce mai evident. Din ce în ce mai multe gaze sunt emise în atmosferă. Clima Pământului este perturbată în fiecare an. Există deja o redistribuire semnificativă a precipitațiilor atmosferice, apariția secetei în țările în care acest lucru nu ar trebui să fie, zăpadă în Africa, înghețuri fără precedent de minus 30 ° C în Italia, Spania și alte țări europene - toate acestea sunt o consecință a efectul de seră și încălzirea globală.

Rezultatul unor astfel de modificări poate fi o scădere a randamentelor culturilor, o creștere a numărului de boli ale plantelor, o creștere a numărului și a speciilor de insecte dăunătoare. Totul se referă la faptul că ecosistemul devine instabil, nu se poate adapta la condiții atât de rapid în schimbare.

Emisiile din industriile industriale și chimice reprezintă un adevărat „cocktail” otrăvitor pentru atmosferă, principalul motiv al scăderii, iar în unele cazuri, distrugerea câmpurilor și pădurilor. Pentru a reduce impactul oamenilor asupra naturii, ar trebui în primul rând să se refuze sau măcar să se reducă consumul de surse de energie fosilă cu o medie de 60-80%. Dar astăzi este practic nerealist, din moment ce trăim cu toții într-o lume industrializată și nu putem refuza beneficiile în niciun fel.