Problema de calidad del agua dulce. Resumen del problema de la escasez de agua potable

El problema del agua dulce en la Tierra es cada año más urgente. La población del planeta está aumentando, la producción industrial también está creciendo y, tras ella, el consumo de agua dulce está aumentando significativamente. El problema mundial del agua dulce es que los recursos hídricos no se están reponiendo.

Por lo tanto, las reservas de agua dulce en el planeta están disminuyendo gradualmente y, si no se cambia la forma en que se desperdician los recursos hídricos, esto puede conducir a una escasez de agua dulce en la mayoría de las regiones y luego a un desastre ambiental.

¿Cuáles son las formas de resolver la escasez de agua dulce?

Hay muchos enfoques y tecnologías:

1) Preservación de reservas de agua dulce en embalses.

Esto permite no sólo proteger los recursos hídricos, sino también disponer de un suministro de agua en caso de desastres imprevistos.

2) Tecnologías para el procesamiento del agua.

Las aguas domésticas y residuales deben procesarse y depurarse. Esto le permite ahorrar una cantidad significativa de agua dulce.

3) Desalinización de agua salada.

Las tecnologías para transformar agua salada en agua dulce (desalación) son cada vez más avanzadas y requieren menos costes de material. Convertir agua salada en agua dulce es una gran solución al problema del agua dulce.

4) Técnicas de mejoramiento genético de cultivos agrícolas.

Con la ayuda de modernas tecnologías de selección genética, ha sido posible desarrollar cultivos resistentes a los 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 a la hora de regar las plantas es la técnica del riego por goteo. Para ello, las tierras agrícolas cuentan con un sistema de tuberías ramificadas de pequeño diámetro, a través de las cuales el agua fluye directamente a la planta o a sus raíces (si el sistema es subterráneo), lo que 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 pueden utilizarse para regar las plantas. Esta práctica no es aplicable en todos los casos, pero cuando se utiliza da resultados efectivos.

7) Bosque artificial.

Una solución inusual al problema de la escasez de agua dulce en las zonas secas del mundo es la creación de bosques artificiales en los desiertos. En la práctica, estos proyectos aún no se han implementado, pero se está trabajando en ellos.

8) Pozos y glaciares, etc.

En los glaciares se concentran enormes reservas de agua dulce. Si técnicamente derrites algunos de ellos, puedes liberar una cantidad significativa de agua. Otra opción para extraer agua dulce es la perforación de pozos profundos.

Las opciones más exóticas incluyen la tecnología de influir en las nubes de lluvia y la formación de condensación de agua a partir de la niebla.

Por tanto, con el uso de tecnologías medioambientales modernas, los problemas del uso del agua dulce podrán resolverse en gran medida en un futuro próximo.

Resumen “El problema de la escasez de agua potable”

Agua.... Ella es omnipresente, y hace tiempo que estamos acostumbrados a verla todos los días, sin que nos sorprenda en absoluto. Pero valdría la pena...

Durante miles de años, la gente ha tenido la idea de beber agua como una sustancia vital, pero nunca agotada, eterna. Sin embargo, con el crecimiento de la población de nuestro planeta, con el desarrollo de la industria y la agricultura, la necesidad de agua dulce ha aumentado considerablemente, y ahora escasez de agua(plena calidad) se siente en muchas áreas.

El agua dulce hoy representa alrededor del 3% del agua total de la Tierra.. Aproximadamente 75% del agua dulce del mundo el agua se encuentra en icebergs y glaciares, Casi toda el resto del agua dulce se encuentra subterráneo. Sólo el 1% de las reservas de agua son fácilmente accesibles para los humanos.

Estructura de los recursos hídricos:

Si el consumo de agua dulce continúa al mismo ritmo, dos tercios de la población mundial experimentarán enormes problemas con el agua. Los científicos dicen que en los próximos 25 a 30 años las reservas mundiales de agua dulce se reducirán a la mitad.

Y estas son sólo las consecuencias más obvias. Imagínese lo que sucederá a partir de ríos secándose, es simplemente imposible, ya que es similar a lo real. fin del mundo.

¿Qué podemos decir del África desértica, cuando el problema está en los países más desarrollados y, al parecer, regiones prósperas. Próspero Europa tiene en su territorio 41 millones de personas carecen de agua potable. Si este es el caso de Europa, ¿qué podemos decir del resto del mundo? Por ejemplo, en promedio un residente EE.UU consume agua dulce en cuatro veces más que un europeo.

Hoy en día, el norte de Asia, el Medio Oriente, gran parte de África, el noreste de México, la mayoría de los estados occidentales de América, Argentina y Chile, y prácticamente todos continente australiano tener un suministro de agua dulce inestable.

Es especialmente difícil para estados como Egipto, Kuwait y Emiratos Árabes Unidos.

Regiones donde vive gente que carece de agua potable (millones de personas):

África subsahariana (330)

Asia del Sur (222)

Asia Oriental (151)

Sudeste Asiático (83)

América Latina y el Caribe (38)

Asia occidental (21)

Otros (39)

No es sorprendente que el agua se haya convertido quizás en el elemento más negocio rentable. Y este beneficio crecerá tan rápidamente que en otros veinte años superará los beneficios incluso del petróleo. Incluso el negocio farmacéutico quedó atrás. En términos monetarios, el beneficio neto anual del negocio del agua es 1 billón de dólares al año. Cada año se venden alrededor de 100 mil millones de agua embotellada. La situación es tan radical que en sólo 10 años las empresas de agua más rentable, y lo que sucederá en otros 10 a 20 años es incluso difícil de imaginar.

Es triste, pero el problema de la escasez de agua nos lo creamos nosotros mismos. Culpa a todo Uso irracional y demanda cada vez mayor de agua.. Es curioso, pero algunos de los pequeños ríos frescos están completamente obstruidos. botellas de plástico de esa agua, que alguna vez fue extraído de estos mismos ríos. Esto indica un completo malentendido de la esencia del problema. Y como la población del planeta es de miles de millones de personas, terminamos en una situación catastrófica.

¿A qué se debe la escasez de agua dulce? En algunas áreas esto se explica. condiciones naturales y climáticas(calor, sequía, precipitaciones escasas, falta de grandes fuentes de agua), en otros - intenso, Y a menudo uso irracional del agua con fines industriales y, lo que es especialmente importante destacar, la progresiva contaminación de los recursos hídricos por los residuos de la producción industrial y agrícola.

Los científicos ruegan aumentar la eficiencia del uso del agua de riego en al menos un 10%, que consume el 90% de toda el agua dulce. El hecho es que incluso un factor tan insignificante casi duplicará los recursos potables del mundo, lo que salvará a una parte importante de la civilización de terribles problemas.

¿Cómo utilizamos el agua dulce? En los últimos cuarenta años, la cantidad de agua dulce limpia por persona ha disminuido casi un 60%. El principal consumidor de agua es Agricultura. Hoy en día, este sector de la economía consume más del 85% de toda el agua dulce disponible. Así que si persona Se necesitan entre 300 y 400 litros de agua al día para beber y para las necesidades domésticas y luego para la producción. 1 cucharada de azúcar Se consumen 100 mil litros; para cultivar 1 kg de alimento vegetal se necesitan una media de 2000 litros de agua.

Hasta la fecha, más 80 países (2 mil millones de personas 60% de la superficie total del territorio) experimentan escasez de agua dulce. 884 millones de personas sufren falta de agua potable en el mundo. El problema del agua dulce es cada día más grave. Aproximadamente el 95% del agua no es apta para el consumo humano en los países en desarrollo. A menudo, debido a la escasez de agua entre estados, hay tensión política.

Las demandas aumentan, pero la cantidad de agua disminuye . Sólo en nueve países el uso de agua dulce supera su tasa de renovación natural. Para 2025, casi 50 países con una población total de 3 mil millones de personas enfrentarán escasez de agua. Solo en Porcelana Más de 300 ciudades sufren escasez de agua dulce. Incluso a pesar de las abundantes lluvias que caen en China, la mitad de la población del país no recibe agua potable de forma adecuada y regular.

De particular preocupación son los hechos deterioro de los indicadores higiénicos del agua potable., lo que afecta negativamente estado de salud importantes grupos de población en varios países capitalistas y en desarrollo y, por lo tanto, requiere medidas urgentes y decisivas para corregir la situación actual.

Cerca 80% de todos los casos de enfermedad. en los países en desarrollo está asociado al uso de agua que no cumple con los estándares sanitarios. La comunidad mundial lleva mucho tiempo hablando de "hambruna de agua" planetas, sobre lo inminente " Crisis de agua."

Porcentaje de población que cuenta con agua potable de calidad adecuada:

El agua buena se ha convertido artículo de exportación. Por ejemplo, Hong Kong recibe agua a través de tuberías especiales desde China, y en los años secos el agua se transporta aquí mediante camiones cisterna. En algunos países europeos se están considerando proyectos de adquisición de agua dulce.

Los expertos advierten que el agua se volverá el problema global dominante en el próximo siglo, y las dificultades con el suministro de agua pueden incluso convertirse en una amenaza para la estabilidad social en el mundo.

EN En los países en desarrollo, sólo el cinco por ciento de los residuos industriales y domésticos generados en las ciudades reciben tratamiento y tratamiento. El resto, incluida la mayor parte de los dos millones de toneladas de excrementos humanos que se producen diariamente y todos los subproductos tóxicos y peligrosos de la producción industrial, se vierten a los ríos y contaminan los acuíferos.

Cabe destacar que los gobiernos, los especialistas y el público de muchos países altamente desarrollados comprenden el peligro del agotamiento y la contaminación de los recursos hídricos y tomar las medidas necesarias para protegerlos. Se está llevando a cabo una importante labor en este sentido en Estados Unidos, Alemania, Inglaterra, Francia, Australia, países escandinavos. Un método eficaz para procesar y reutilización de aguas residuales implementado en Estocolmo.

El volumen total de agua en la Tierra es de aproximadamente 1400 millones de metros cúbicos. km, de los cuales sólo el 2,5%, es decir, unos 35 millones de metros cúbicos. km, representa agua dulce. La mayoría 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 consumidas por los seres humanos 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 de sólo 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 parte importante de ellas se encuentra 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, en 2025 Rusia, junto con Escandinavia, América del Sur y Canadá, seguirán siendo las regiones con mayor suministro de agua dulce, más de 20 mil metros cúbicos. m/año per cápita.

Según el Instituto de Recursos Mundiales, durante el año pasado, los países con mayor inseguridad hídrica del mundo eran 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; Bangladesh: 761; Marruecos: 963; Azerbaiyán: 972; Sudáfrica: 982.

El material fue elaborado con base en información de fuentes abiertas.

La presencia de agua dulce y limpia es una condición necesaria para la existencia de todos los organismos vivos del planeta.

La proporción de agua dulce apta para el consumo representa sólo el 3% de su cantidad total.

A pesar de esto, la gente lo contamina sin piedad en el curso de sus actividades.

Por lo tanto, una gran cantidad de agua dulce se ha vuelto completamente inutilizable. Se ha producido un fuerte deterioro de la calidad del agua dulce debido a su contaminación con sustancias químicas y radiactivas, pesticidas, fertilizantes sintéticos y aguas residuales, y esto ya ocurre.

Tipos de contaminación

Está claro que todos los tipos de contaminación que existen también están presentes en el medio acuático.

Esta es una lista bastante extensa.

En muchos sentidos, la solución al problema de la contaminación será...

Metales pesados

Durante el funcionamiento de las grandes fábricas, las aguas residuales industriales se vierten en agua dulce, cuya composición está repleta de varios tipos de metales pesados. Muchos de ellos, al entrar en el cuerpo humano, tienen un efecto perjudicial sobre él, provocando intoxicaciones graves y la muerte. Estas sustancias se denominan xenobióticos, es decir, elementos ajenos al organismo vivo. La clase de xenobióticos incluye elementos como cadmio, níquel, plomo, mercurio y muchos otros.

Existen fuentes conocidas de contaminación del agua con estas sustancias. Se trata principalmente de empresas metalúrgicas y fábricas de automóviles.

Los procesos naturales del planeta también pueden contribuir a la contaminación. Por ejemplo, los compuestos nocivos se encuentran en grandes cantidades en los productos de la actividad volcánica, que de vez en cuando caen en los lagos y los contaminan.

Pero, por supuesto, aquí el factor antropogénico es decisivo.

Sustancias radioactivas

El desarrollo de la industria nuclear ha causado daños importantes a toda la vida en el planeta, incluidas las reservas de agua dulce. Durante la actividad de las empresas nucleares, se forman isótopos radiactivos, como resultado de cuya desintegración se liberan partículas con diferentes capacidades de penetración (partículas alfa, beta y gamma). Todos ellos son capaces de causar daños irreparables a los seres vivos, ya que al ingresar estos elementos al organismo dañan sus células y contribuyen al desarrollo del cáncer.

Las fuentes de contaminación pueden ser:

• precipitación atmosférica que cae en áreas donde se llevan a cabo pruebas nucleares;
• aguas residuales vertidas a un embalse por empresas de la industria nuclear.
• Buques que funcionan con reactores nucleares (en caso de accidente).

Contaminantes inorgánicos

Los principales elementos inorgánicos que empeoran la calidad del agua en los embalses se consideran compuestos de elementos químicos tóxicos. Estos incluyen compuestos metálicos tóxicos, álcalis y sales. Como resultado de la entrada de estas sustancias al agua, su composición cambia para el consumo de organismos vivos.

La principal fuente de contaminación son las aguas residuales de grandes empresas, fábricas y minas. Algunos contaminantes inorgánicos aumentan sus propiedades negativas cuando se encuentran en un ambiente ácido. Así, las aguas residuales ácidas procedentes de una mina de carbón contienen aluminio, cobre y zinc en concentraciones muy peligrosas para los organismos vivos.

Cada día, enormes cantidades de agua procedente de aguas residuales fluyen hacia los embalses.

Esta agua contiene muchos contaminantes. Entre ellos se incluyen partículas de detergentes, pequeños restos de comida y residuos domésticos y heces. Estas sustancias en el proceso de descomposición dan vida a numerosos microorganismos patógenos.

Si entran en el cuerpo humano, pueden provocar una serie de enfermedades graves, como la disentería y la fiebre tifoidea.

Desde las grandes ciudades, estas aguas residuales desembocan en los ríos y el océano.

Fertilizantes sintéticos

Los fertilizantes sintéticos utilizados por el hombre contienen muchas sustancias nocivas como nitratos y fosfatos. Cuando entran en una masa de agua, provocan un crecimiento excesivo de un alga verdiazul específica. Al crecer hasta alcanzar tamaños enormes, interfiere con el desarrollo de otras plantas en el embalse, mientras que las algas en sí no pueden servir como alimento para los organismos vivos que viven en el agua. Todo ello provoca la desaparición de la vida en el embalse y su anegamiento.

Cómo solucionar el problema de la contaminación del agua.

Por supuesto, hay formas de solucionar este problema.

Se sabe que la mayoría de los contaminantes ingresan a los cuerpos de agua junto con las aguas residuales de las grandes empresas. La purificación del agua es una de las formas de solucionar el problema de la contaminación del agua. Los dueños de negocios deberían preocuparse por instalar instalaciones de tratamiento de aguas residuales de alta calidad. La presencia de tales dispositivos, por supuesto, no puede detener por completo la liberación de sustancias tóxicas, pero sí pueden reducir significativamente su concentración.

Los filtros domésticos también ayudarán a combatir los contaminantes en el agua potable y a purificarla en la casa.

La propia gente debe cuidar la pureza del agua dulce. Seguir algunas reglas simples ayudará a reducir significativamente el nivel de contaminación del agua:

• El agua del grifo debe usarse con moderación.
• Evite tirar los residuos domésticos al sistema de alcantarillado.
• Si es posible, retire los escombros de los cuerpos de agua y playas cercanas.
• No utilice fertilizantes sintéticos. Los mejores fertilizantes son los residuos orgánicos domésticos, los recortes de césped, las hojas caídas o el compost.
• Deseche la basura desechada.

A pesar de que el problema de la contaminación del agua está alcanzando actualmente proporciones alarmantes, es muy posible solucionarlo. Para ello, cada persona debe hacer un esfuerzo y tratar con más cuidado la naturaleza.

2015-12-15

Hoy, la humanidad vive en un período en el que hay una catastrófica escasez de agua dulce en la Tierra. La escasez 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 entre 1950 y 1980, el consumo anual de agua dulce se cuadruplicó hasta alcanzar los 4.000 km 3 y continúa creciendo. El consumo de agua por habitante de una ciudad moderna oscila entre 100 y 900 litros por día. Y esto es sólo para las necesidades del hogar. Sin embargo, en muchos países esta cifra es inferior a 10 litros, por lo que más de dos mil millones de personas en el planeta ni siquiera cuentan con suficiente agua potable.

En los últimos 30 años, el consumo medio de combustible de los turismos cada 100 kilómetros 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 y comienzo de la era de los recursos renovables. Según los 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 (Norte de África, Australia, Sudáfrica, Península Arábiga, Asia Central , EE.UU. (algunos estados). Según algunos estados, se estima que cada dólar invertido en mejorar el suministro de agua y el saneamiento genera un impresionante retorno de entre 25 y 84 dólares.

Las principales fuentes de agua dulce son el agua de ríos, lagos, pozos artesianos y la desalinización del agua de mar. La cantidad de agua presente en la atmósfera en un momento dado oscila entre 10 y 14 mil km 3, mientras que en total todos los canales 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 luego cae en forma de precipitación y solo 7 % la cantidad total de precipitación es el caudal anual del río. Al comparar la cantidad total de humedad que se evapora y la cantidad de agua en la atmósfera, es fácil ver que se renueva en la atmósfera 45 veces al año. Entonces, la principal fuente de agua dulce, el agua de la atmósfera, resulta no utilizarse.

Actualmente se utilizan principalmente dos métodos de desalación de agua: destilación por evaporación (70%) y filtración a través de membranas (30%).

Ambos métodos son bastante caros, ya que requieren un consumo energético importante. El método de membrana es bastante sensible a la contaminación mecánica del agua; además, a medida que aumenta la temperatura del agua desalinizada, disminuye la productividad de las plantas de membrana. Ambos tipos de sistemas generan cantidades importantes de sal que deben eliminarse, lo que provoca la contaminación de las grandes plantas desalinizadoras. Además, la quema de petróleo para producir la energía necesaria para el funcionamiento de estas plantas provoca contaminación del aire. El uso de procesos naturales permite obtener enormes cantidades de agua dulce en las regiones del sur, prácticamente sin impacto sobre el medio ambiente.

Un gran número de países ubicados en regiones áridas y cálidas del mundo padecen falta 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 se encuentra en las capas inferiores (hasta 1,5 km) y aproximadamente el 50% en la troposfera. En la superficie de la Tierra, la humedad absoluta promedio en todo el mundo es de aproximadamente 10 a 12 g/m3; en las zonas tropicales es de más de 25 g/m3. En los desiertos y estepas, donde prácticamente no existen fuentes de agua dulce, la humedad absoluta en la capa de aire del suelo oscila entre 15 y 35 g/m3 y varía significativamente durante el día en la superficie de la tierra, alcanzando valores máximos en 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 requisitos 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 instalaciones que prácticamente no requieran energía. consumo, lo que nos permite decir que esta agua será la más barata de todas las que se obtienen por otras vías.

Hay muchos 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, que ocupa casi el 80% del territorio del Península Arábiga y varias islas costeras en el Mar Rojo y el Golfo Pérsico. En términos de estructura superficial, la mayor parte del país es una vasta meseta desértica (elevación de 300 a 600 m en el este a 1520 m en el oeste), débilmente disecada por lechos de ríos secos (wadis). A lo largo de la costa del Golfo Pérsico se extienden las tierras bajas de El-Hasa (de hasta 150 km de ancho), en lugares pantanosos o cubiertos de marismas. El clima en el norte es subtropical, en el sur es tropical, marcadamente continental y seco. El verano es muy caluroso, el invierno es cálido. La precipitación media anual es de unos 70-100 mm (en las regiones centrales el máximo es en primavera, en el norte, en invierno, en el sur, en verano); en la montaña hasta 400 mm por año. En las zonas desérticas y en algunas otras, algunos años no llueve en absoluto.

Casi toda Arabia Saudita no tiene ríos ni fuentes de agua permanentes; los arroyos temporales se forman sólo después de lluvias intensas. El problema del abastecimiento de agua (que asciende a unos 1.520 km 3) se resuelve mediante el desarrollo de empresas de desalinización de agua de mar y la creación de pozos profundos y pozos artesianos.

La temperatura media en julio en Riad oscila entre 26 y 42 °C, en enero entre 8 y 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. Cuando la temperatura baja entre 10 y 15 °C, por cada metro cúbico se pueden extraer hasta 12 g de agua. Si tenemos en cuenta que la diferencia de temperatura diaria puede ser de más de 20 °C, queda claro por qué en el Sahara a menudo cae mucho rocío.

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 vapor sobresaturado, entonces el crecimiento de la gota conducirá a una disminución del potencial termodinámico y, en consecuencia, se producirá condensación. Si el radio de la gota es menor que el radio crítico, entonces se producirá la evaporación de la gota, ya que a medida que la gota crece, en este caso aumenta el potencial termodinámico. Cuando la temperatura baja, como ocurre en el Sahara por la noche, muy a menudo el vapor se encuentra en un estado metaestable, y para la aparición de la segunda fase en la atmósfera, es decir, para la formación de gotas, es necesaria la presencia de "semillas". Es necesario un tamaño superior al crítico. Pueden ser pequeñas gotas de agua o motas de polvo, o la superficie de la tierra. Por ejemplo, para que una gota de 0,1 µm crezca a una temperatura de 10 °C, se requiere una sobresaturación superior al 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 son en muchos casos 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 superficie de condensación y condiciones de ventilación convectiva para soplarlo 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 zonas del mundo se llevaron a cabo experimentos para obtener agua mediante este método. Este método de obtención de agua se da en ecosistemas naturales. Es bien sabido que las montañas y los bosques “eliminan” las nieblas. Incluso si no llueve, pero si una nube pasa por un bosque en las montañas, la humedad se condensa en las ramas y hojas de los árboles y luego cae al suelo. La producción de humedad condensada en arbustos, árboles o trampas de agua artificiales ha sido confirmada experimentalmente en 47 lugares de 22 países. En zonas de la ciudad de Feodosia, en la República de Tuvá, en los antiguos montículos de Altai y en Transcaucasia, se descubrieron montones de escombros (gaviones) amontonados por la gente para condensar la humedad atmosférica.

Los más interesantes fueron los edificios de Feodosia, que lamentablemente ahora han sido desmantelados.

En la ciudad de Feodosia en Rusia, hasta los años 80 del siglo XIX, no había suministro de agua de ninguna fuente poderosa, pero sí había "fuentes" urbanas en cantidades bastante grandes. El agua les llegaba por gravedad a través de tuberías de cerámica en dirección a las montañas que rodeaban la ciudad. No había señales de manantiales ni estructuras de suministro de agua en estas montañas. El hecho es que la condensación se recogió de una roca sobre la que se instalaron pilotes especiales de piedra triturada. En este caso se utilizó el efecto de la condensación capilar. Durante el apogeo de Feodosia en los siglos XV-XIV, su población llegó a más de 80 mil personas, pero todo el suministro de agua se realizaba mediante gaviones de condensación.

Soluciones

Recientemente, se ha intentado crear instalaciones artificiales similares en Rusia. Así, en el Laboratorio de Fuentes de Energía Renovables de la Facultad de Geografía de la Universidad Estatal de Moscú que lleva el nombre de M.V. El profesor Lomonosov Alekseev V.V. y sus colegas desarrollaron el diseño de una instalación estacionaria "Rosa-1" con una capacidad de diseño de 20 a 40 m 3 de agua dulce por día en la región del Mediterráneo. Está diseñado para producir agua dulce condensando la humedad atmosférica en sistemas de superficies de condensación desplegadas impulsadas 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. Es utilizado activamente por los ecosistemas naturales, pero su uso con fines económicos es un problema difícil debido a la pequeña cantidad específica (por unidad de área) de condensado formado. Los autores de la instalación Rosa-1 se propusieron localizar e intensificar el proceso de condensación de la humedad atmosférica en los dispositivos que propusieron para obtener resultados que, desde el punto de vista técnico y económico, brindarían la posibilidad de utilizar económicamente estos dispositivos, principalmente en zonas áridas y sin 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 un cierto volumen en el que se localiza el proceso de condensación de la humedad atmosférica, ya que una condición necesaria para dicha localización es el máximo desarrollo de la superficie de condensación, es decir, proponen ciertos Estructuras para la condensación de la humedad atmosférica, cuya base, con diversas formas geométricas generales, son los llamados gaviones, que son un recipiente de malla de alambre relleno con trozos de piedra triturada de un diámetro nominal de 10 cm. Para el intercambio de volumen de esta estructura, se ofrecen dispositivos de escape de varios diseños con aire caliente para mejorar el tiro natural, así como tubos de calor para eliminar el calor del volumen del dispositivo a la atmósfera.

El principal indicador del funcionamiento del dispositivo en cuestión es su productividad, que, en comparación con las inversiones de capital y los costos operativos, determina el costo por unidad de producción (agua dulce), lo que, a su vez, responde a la pregunta sobre la posibilidad de Uso económico del dispositivo. Se instaló un prototipo de dicha instalación en la ciudad de Obninsk, región de Moscú, pero su rendimiento resultó ser extremadamente bajo, principalmente debido al bajo rendimiento de los gaviones, cuyo enfriamiento efectivo era imposible. Sin embargo, el trabajo no quedó ahí, y el grupo del profesor V.V. Alekseev ha desarrollado varios otros esquemas de instalación del tipo “Fuente” y otros. Sin embargo, nunca se alcanzó la productividad calculada que permitiría la creación de una instalación industrial.

Nuestra tarea fue desarrollar un esquema de instalación para la obtención de agua dulce a partir del aire atmosférico (el esquema de instalación se muestra en las Fig. 1 y 2), utilizando fuentes de energía renovables, aumentando la eficiencia de la superficie de condensación y asegurando una total autonomía durante el funcionamiento. Para ello, en una instalación de condensación de agua dulce a partir del aire atmosférico, que contiene captadores solares, paneles solares,

El principal indicador del funcionamiento del dispositivo en cuestión es su rendimiento, que, en comparación con las inversiones de capital y los costos operativos, determina el costo por unidad de producción del sistema de refrigeración, colector de agua, conducto de aire y sistema de ventilación, un sistema altamente eficiente. Se introduce un sistema de paneles de condensación especialmente diseñados como condensador y se utilizan refrigeradores de superficie como fuente de capas frías de tierra a cierta profundidad. El efecto se logra debido al hecho de que como condensador se utiliza 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 una carcasa 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 baterías 7, colectores solares planos 8, paneles solares 9 y un sistema de control automático 10. Los paneles de intercambio de calor 2 son intercambiadores de calor verticalmente planos, soldados a partir de dos láminas de paredes delgadas (0,1-0,5 mm de espesor) con canales internos a través de los cuales pasa el refrigerante (agua) proveniente del refrigerador. El frigorífico tiene la forma de varios tanques de refrigeración 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 de un refrigerante).

La instalación funciona de la siguiente manera. Durante el día, la energía térmica se acumula en la columna de intercambio de calor debido al funcionamiento de los colectores solares de placa plana (SC) y la energía eléctrica en las baterías de la estación de baterías debido al funcionamiento de los paneles solares (SB). Por la noche, la temperatura de la superficie terrestre y del aire comienza a disminuir debido a la radiación. Gracias a una columna de intercambio de calor llena de agua caliente, que se calienta durante el día mediante colectores solares planos (SC), se crea un flujo de aire caliente en el tubo de escape del cuerpo de la instalación.

Como resultado de la diferencia de presión, el aire atmosférico ingresa a la carcasa a través de la parte inferior abierta y entra en contacto primero con el nivel inferior y luego con los niveles superiores de los paneles de intercambio de calor, y sale a la atmósfera a través del tubo de escape. .

Si la humedad relativa del aire es cercana al 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 se enfría el aire en la superficie de los paneles de intercambio de calor hasta 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 cálido de la atmósfera será enfriado por las superficies de los paneles de intercambio de calor, ya que dentro de los paneles de intercambio de calor fluye agua fría, que es suministrada por bombas desde grandes tanques llenos de agua. y enterrado en el suelo a una profundidad de más de 5 m, a una temperatura hasta que el vapor que contiene 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 funcionar, y en el tanque desconectado el agua se enfría mediante el intercambio de calor natural con el suelo frío de la tierra. Luego el proceso se repite en la misma secuencia. Si la instalación funciona durante 10 horas al día, la producción diaria de agua para una instalación 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 mediante una instalación autónoma de obtención de agua del aire atmosférico, se realizaron estudios experimentales. Se llevaron a cabo estudios experimentales en el territorio de la producción piloto del Instituto Central Aerohidrodinámico que lleva el nombre de N.E. Zhukovsky (ciudad de Zhukovsky, región de Moscú) en julio de 2005 de 17:30 a 18:30 horas en condiciones parcialmente nubladas con una temperatura ambiente promedio de 25 ° C y una humedad relativa de aproximadamente 70 % . Como superficie de condensación se utilizó un panel plano de intercambio de calor de acero resistente a la corrosión de 0,3 mm de espesor y una superficie total de 0,5 m2. El panel se conectó a la red de suministro de agua mediante mangueras flexibles y una tubería, y el agua se drenaba desde otra tubería del panel hacia la alcantarilla. Para realizar el experimento se utilizó agua del sistema de suministro de agua, cuya temperatura a la entrada del panel no superaba 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 soplaba el panel a una velocidad de 2-3 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 a un recipiente medidor. Como resultado, se obtuvieron 0,28 litros de agua en una hora. Es decir, la productividad de la instalación para las condiciones de Moscú (muy desfavorables desde el punto de vista de obtener la máxima productividad) es de aproximadamente 0,56 l/h. Así, de un metro cuadrado en 10 horas se pueden obtener de 10 a 12 litros de agua dulce, y la productividad de una instalación industrial con una superficie de condensación de 2500-3000 m2 puede alcanzar las 32 toneladas de agua al día. Esta instalación no requiere ningún tipo de energía más que la solar, funciona de forma automática y es absolutamente respetuosa con el medio ambiente.

Los experimentos realizados confirmaron no solo la posibilidad de obtener agua dulce mediante 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 domésticas para obtener entre 10 y 100 litros de agua al día.

Los principales mercados para este tipo de instalaciones industriales serán los países del Golfo Pérsico, Estados Unidos (California, etc.), Australia, Asia Central, el sur de Europa, el norte de África, la India y 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 significativamente menor que el del agua de las plantas desalinizadoras, al mismo tiempo, el costo del agua desalinizada aumentará varias veces hasta 2030. .

Atractivo de inversión del proyecto. Para los inversores y fondos que deciden invertir en un proyecto en una etapa temprana de desarrollo, se abren perspectivas de obtener ingresos por inversiones, comparables a las inversiones en las primeras etapas 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 etapas de I+D. Esto implicará la creación de una nueva industria internacional y el desarrollo de nuevas tecnologías en diferentes continentes.

Está previsto crear instalaciones industriales para producir al menos 20 mil litros de agua por día utilizando tecnologías que no tienen análogos en el mundo.

Estas instalaciones serán completamente independientes desde el punto de vista energético; la electricidad procedente de paneles fotovoltaicos o generadores eólicos se utilizará como fuente de electricidad para el funcionamiento de todos los componentes y conjuntos (esto depende de las características regionales); parte de la electricidad se venderá a través de redes de energía tradicionales.

Para lograr la máxima eficiencia energética y económica, planeamos instalar no instalaciones individuales, sino instalar AWG Farms^ de las cuales se operarán entre 15 y 30 instalaciones simultáneamente, lo que 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 en día, los materiales y documentos están listos para varias patentes que requieren protección internacional. En el proceso de creación de plantas industriales se crearán y presentarán 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 avances en el campo de los aceros inoxidables, la ciencia de los materiales, la industria fotovoltaica, científicos de materiales, diseñadores, ingenieros, ingenieros de calefacción, tecnólogos, logística, especialistas en FER (fuentes de energía renovables), etc. Después de finalizar el trabajo con MVP, planeamos crear una producción de diseños industriales dentro de un año.

Está previsto crear instalaciones industriales para producir al menos 20 mil litros de agua por día utilizando tecnologías que no tienen análogos en el mundo. Estas instalaciones serán completamente independientes energéticamente (se utilizará electricidad procedente de paneles fotovoltaicos o generadores eólicos).

Marketing y ventas. Las principales regiones del mundo donde 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.

Consideramos los siguientes tipos de organizaciones como clientes y socios: empresas públicas y privadas responsables del suministro y servicios públicos de agua; empresas públicas y privadas involucradas en el desarrollo de energías alternativas y recursos naturales renovables; fondos y agencias privados y públicos; organizaciones y fundaciones internacionales; varias organizaciones caritativas y otras organizaciones de orientación social.

Hasta 2025, la inversión total de todos los países en tecnologías alternativas de producción de agua se estima entre 150.000 y 400.000 millones de dólares.

Inversiones, 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 unidades industriales se necesitan 2.224 millones de dólares.

1. Zajarov I.A. Genética ecológica y problemas de la biosfera. - L.: Conocimiento, 1984.
2. Kuznetsova V.N. Ecología de Rusia: Lector. - M.: AOMDS, 1995.
3. Nebel B. Ciencias ambientales: cómo funciona el mundo. Por. De inglés - M.: Mir, 1993.
4. Patente de RF. N° 20564479 “Instalación para condensar agua dulce a partir del aire atmosférico”.
5. Patente de RF. N° 2131001 “Instalación para la obtención de agua dulce a partir del aire atmosférico”.
6. Patente de Estados Unidos No. 6,116,034 Sistema para agua dulce proveniente de la atmósfera. AIRE/Septiembre/2000.
7. Patente de RF nº 2256036. Instalación autónoma de condensación de agua dulce a partir del aire atmosférico.
8. Semenov, es decir. Instalación autónoma para condensación de agua dulce del aire atmosférico. Das int. Simposio "Okologiche, technologiche und rechtlihe Aspekte der Lebensversorging". “ERO-EGO. Hannover. 2012.
9. Semenov, es decir. Instalación autónoma para condensación de agua dulce del aire atmosférico // ViST, No. 12/2007.
10. Semenov, es decir. Agua del aire // Agua y Ecología, nº 4/2014.