В таких странах, как Перу, Боливия и Чили, люди, живущие в туманных районах, нередко вешают сети для сбора капель воды. То же самое относится к Марокко и Оману. Затем эти капли стекают по сетке и собираются, чтобы обеспечить воду для питья, приготовления пищи и стирки.
С помощью противотуманной сетки площадью всего несколько квадратных метров можно собирать до нескольких сотен литров воды в день. Для регионов с небольшим количеством дождевой или родниковой воды, но там, где туман является обычным явлением, это может быть благословением.
Однако одним из существенных 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, собранная из тумана, недостаточно чистая, чтобы ее можно было использовать без обработки ни для питья, ни для приготовления пищи.
Исследователи из ETH Zurich разработали метод сбора воды из тумана и одновременной ее очистки. При этом используется мелкоячеистая решетка из металлической проволоки, покрытой 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 унесет ветер. Диоксид титана действует как химический катализатор, разрушая 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 очищает собранную воду, что означает, что ее можно использовать в районах с атмосферным загрязнением, например в густонаселенных городских центрах», – объясняет Ритвик Гош. Ученый из Института исследований полимеров имени Макса Планка в Майнце, Гош руководил этим проектом во время продолжительного пребывания в качестве гостя в ETH Zurich. В это время он был членом группы, возглавляемой Томасом Шуциусом, который с тех пор занял должность профессора Калифорнийского университета в Беркли.
Фотокаталитическая память
После установки технология практически не требует обслуживания. Более того, для регенерации катализатора не требуется никакой энергии, кроме небольшой, но регулярной дозы УФ-излучения. Полчаса солнечного света достаточно, чтобы реактивировать оксид титана еще на 24 часа благодаря свойству, известному как фотокаталитическая память.
После реактивации УФ-излучением катализатор также остается активным в течение длительного времени в темноте. С периодами солнечного света, часто редкими в районах, склонных к туману, это очень полезное качество.
Новый коллектор тумана был протестирован в лаборатории и на небольшом экспериментальном заводе в Цюрихе. Исследователи смогли собрать 8% воды в искусственно созданном тумане и разрушить 94% добавленных к нему органических соединений. Среди добавленных загрязняющих веществ были очень мелкие капли дизельного топлива и химический бисфенол А, гормонально-активный агент.
Потенциальное использование в градирнях
Помимо сбора питьевой воды из тумана, эта технология также может быть использована для восстановления воды, используемой в градирнях. «В градирнях пар уходит в атмосферу. В Соединенных Штатах, где я живу, мы используем много пресной воды для охлаждения электростанций», — говорит Шуциус. «Было бы разумно собрать часть 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 посвящены извлечению воды из градирен. Теперь он хотел бы продвинуть эту технологию и исследовать рыночные приложения. Он надеется шире использовать туман и пар в качестве до сих пор малоиспользуемого источника воды и тем самым сыграть роль в уменьшении дефицита этого жизненно важного ресурса.
