В таких странах, как Перу, Боливия и Чили, люди, живущие в районах с туманом, нередко развешивают сети, чтобы ловить капли воды. То же самое можно сказать о Марокко и Омане. Затем эти капли стекают по сетке и собираются для получения воды для питья, приготовления пищи и стирки.
Ежедневно можно собирать до нескольких сотен литров воды, используя противомоскитную сетку площадью всего несколько квадратных метров. Для регионов с небольшим количеством дождей или родниковой воды, но где туман является обычным явлением, это может быть благословением.
Однако одним из важнейших недостатков этого метода является загрязнение атмосферы, поскольку опасные вещества также попадают в капли воды. Во многих крупных городах мира воздух настолько загрязнен, что любая вода, полученная из тумана, недостаточно чиста, чтобы ее можно было использовать неочищенной ни для питья, ни для приготовления пищи.
Исследователи из ETH Zurich в настоящее время разработали метод, который собирает воду из тумана и одновременно очищает ее. При этом используется мелкоячеистая решетка из металлической проволоки, покрытая смесью специально подобранных полимеров и диоксида титана. Полимеры гарантируют, что капли воды эффективно собираются на сетке, а затем как можно быстрее стекают в контейнер, прежде чем их успеет сдуть ветром. Диоксид титана действует как химический катализатор, расщепляя молекулы многих органических загрязнителей, содержащихся в каплях, и делая их безвредными. Их работа была опубликована в журнале Nature Sustainability.
“Наша система не только собирает туман, но и обрабатывает собранную воду, что означает, что ее можно использовать в районах с загрязненной атмосферой, таких как густонаселенные городские центры”, – объясняет Ритвик Гош. Ученый из Института исследований полимеров Макса Планка в Майнце, Гош руководил этим проектом во время длительного пребывания в ETH Zurich. В течение этого времени он был членом группы, возглавляемой Томасом Шутциусом, который с тех пор занял пост профессора Калифорнийского университета в Беркли.
Фотокаталитическая память
После установки технология практически не нуждается в техническом обслуживании. Кроме того, для регенерации катализатора не требуется никакой энергии, кроме небольшой, но регулярной дозы ультрафиолетового излучения. Получаса солнечного света достаточно, чтобы активировать оксид титана еще на 24 часа — благодаря свойству, известному как фотокаталитическая память.
После реактивации ультрафиолетовым излучением катализатор также остается активным в течение длительного периода в темноте. Поскольку периоды солнечного света часто редки в районах, подверженных туманам, это очень полезное качество.
Новый туманоуловитель был протестирован в лаборатории и на небольшом опытном заводе в Цюрихе. Исследователям удалось собрать 8% воды в искусственно созданном тумане и расщепить 94% органических соединений, которые были добавлены в него. Среди добавленных загрязняющих веществ были чрезвычайно мелкие капли дизельного топлива и химический бисфенол А, гормонально активный агент.
Потенциальное использование в градирнях
В дополнение к получению питьевой воды из тумана, эта технология также может быть использована для рекуперации воды, используемой в градирнях. “В градирнях пар выходит вверх, в атмосферу. В Соединенных Штатах, где я живу, мы используем большое количество пресной воды для охлаждения электростанций”, – говорит Шуциус. “Было бы разумно захватить немного этой воды до того, как она утечет, и убедиться, что она чистая, на случай, если вы захотите вернуть ее обратно в окружающую среду”.
Прошлые исследования Гоша были сосредоточены на рекуперации воды из градирен. Теперь он хотел бы продвинуть эту технологию и изучить возможности ее применения на рынке. Он надеется шире использовать туман и пар в качестве до сих пор недостаточно используемого источника воды и тем самым сыграть свою роль в уменьшении дефицита этого жизненно важного ресурса.