2227. Опреснение воды методом обратного осмоса
Как придуманный физиками и химиками процесс может спасти газоны в Калифорнии и уже изменил географию Ближнего Востока
текст: Борислав Козловский
фото: David Greitzer / Shutterstock
Засуха в Калифорнии привела к обмелению озер
В начале 2010-х в Глендейле и других городах на юге штата Калифорния (США) запретили искусственные газоны в частных домах, если эти газоны видно с улицы - потому что пластиковая трава, решили городские власти, выглядит безвкусно и портит впечатление прохожим. А теперь собираются снова разрешить: новые местные законы запрещают поливать чаще двух раз в неделю обычные, живые, газоны, и те массово высыхают. За то, что вы - у себя дома! - разгуливаете по траве со шлангом, из которого льется вода, предусмотрен 500-долларовый штраф.
Это не рубрика «их нравы» и не пункт из подборки самых дурацких законодательных актов мира. В Калифорнии четвертый год засуха, штат испытывает дефицит пресной воды и борется с ним как может. Было сосчитано, что 44 процента воды уходят именно что на полив - полей для гольфа, травы у дома, лужаек перед университетскими корпусами.
При этом у штата под боком есть целый Тихий океан. Правда, соленая вода не годится для поливки и для питья, но проблему, кажется, вот-вот решат с помощью природного процесса, который физики и химики научились обращать вспять - а именно, обратного осмоса. На нем основан принцип действия завода по опреснению ценой в миллиард долларов, который заканчивают строить в калифорнийском Карлсбаде.
Что такое осмос? Если эритроцит, красную кровяную клетку, поместить в пресную воду, она набухнет и может лопнуть из-за внутреннего давления. Это давление - давление осмоса, оно же осмотическое давление - создает пресная вода, которая стремится проникнуть сквозь клеточную мембрану и разбавить соленый раствор внутри. Вместо живой клетки можно взять мешочек с рассолом и проницаемой для воды оболочкой-мембраной - эффект, осмос, работает одинаково для живых существ и неживых предметов.
Но если приложить к мембране давление извне, процесс пойдет в обратную сторону: соленый раствор будет становиться все более концентрированным, а чистая вода станет просачиваться наружу. Это и есть самый эффективный способ опреснения - добычи пресной воды из соленой морской: тратится гораздо меньше энергии, чем, например, на выпаривание соленой воды и конденсацию пара.
На заводе никто, конечно, не заливает воду в мешочки. Там почти неосязаемую, в 0,2 тысячных доли миллиметра толщиной, мембрану наклеивают на толстую пористую подложку. Потом сворачивают, как ковер, и помещают в длинные трубы, сквозь которые прогоняют морскую воду под давлением. Весь процесс наглядно показан в четырехминутном видео.
Завод в Калифорнии будет закачивать 390 миллионов литров морской воды в день и выдавать 180 миллионов литров пресной. Много это или мало? Достаточно как минимум для 100 тысяч человек. Всего в Калифорнии живут больше 30 миллионов, которым этого не хватит точно. Но чтобы в отдельно взятой местности смягчить эффект от засухи (с учетом, что это не единственный источник воды) - может и хватить. Наконец, длина береговой линии штата - 1350 километров, и здесь могли бы уместиться не один завод, а десятки.
Эта технология уже на четверть обеспечивает водой Израиль с его пустынями и жарой. При этом все четыре завода, которые делают пресную воду из морской, запущены за последние десять лет. Больше того, практику обращения с мусором в развитых странах - а именно, вторичную переработку - удалось распространить и на воду. Сточные воды можно пропустить сквозь хитроумную систему очистки и снова запустить в оборот (как давным-давно делают на подводных лодках и Международной космической станции), что даже проще, чем опреснять морскую. Обратный осмос решает обе проблемы - и обессоливания соленой воды, и очистки грязной.
В результате у опреснения воды есть заметный из космоса эффект. На спутниковых снимках Ближнего Востока хорошо видно, где проходят границы Израиля, - потому что на этих границах зеленый цвет резко переходит в песчаный цвет пустыни. Так обратный осмос меняет географию. И если вспомнить, что с глубокой древности крупные города были привязаны к рекам, озерам и вообще крупным источникам пресной воды, то эта привязка рано или поздно может стать необязательной - и всё благодаря фокусу с солёной водой и мембраной.
Источник