Бездумна витрата води у нашому житті

Без сумніву, основна кількість води в житлових будинках, школах та офісах використовується для миття і відведення відходів. У сучасних будівлях ми блокуємо потік повітря і світла, але підсилюємо потік води через численні труби і трубки — для гарячої, холодної, «сірої» і «чорної» води. Як це не дивно, але перше, що ми робимо, – це змішуємо харчові відходи з питною водою.

Питна вода — це необхідна умова для життя, а не товар, доступний нам в необмеженій кількості. Коли ми використовуємо її для змивання відходів, то не бачимо зв’язків. Однак вода — це найцінніша річ на планеті. У багатьох місцях питна вода є дуже дорогою, навіть дорожчою, ніж нафта по 100 доларів за барель. Маючи розкіш легкого доступу до питної води, чому ж ми псуємо її, змішуючи з відходами? І крім того, додаємо в воду сильні хімікати і хлорований папір.

Можливо, ви здивуєтесь, дізнавшись про те, що сеча — це незвичайна рідина. Вона містить велику кількість калію — одного з важливих елементів, який дає нашому серцю можливість регулювати потік крові. Наш організм не може накопичувати калій, оскільки цей елемент є токсином для кров’яного русла. Тому організм позбавляється від калію якомога швидше після того, як він надходить разом із здоровою їжею. Сечу потрібно вміти використовувати. У часи Римської імперії вона збиралася з помешкань громадян і використовувалася як очищувальний засіб.

Екскременти — це інша річ. Знайдеться небагато біологічних видів, які б здійснювали випорожнення у воду. Так робить фламінго, але відходи його життєдіяльності стимулюють ріст водоростей, котрими живляться креветки, а їх, в свою чергу, споживають фламінго. Є багато причин, через які наш організм відокремлює рідкі екскременти від твердих. Поєднання запахів твердих і рідких відходів життєдіяльності є дуже неприємним. В наш час ці екскременти разом з великою кількістю води, яка раніше була питною, змиваються та закачуються до систем обробки води, де органічний матеріал споживається бактеріями, ріст яких стимулюється завдяки насиченню води великими об’ємами повітря. Якщо відокремити рідкі екскременти від твердих (що відбувається в людському організмі), то за умови наявності потоку повітря, який би швидко висушував тверді екскременти, неприємний запах буде відсутній.

Саме так функціонує «туалет сухого розподілу», що був спроектований, виготовлений і налагоджений шведським ученим, доктором Маттсом Вольгастом з Упсальського університету. Звичайний вир надає перевагу силі гравітації і може швидко відділити тверді частки від рідини. Водоочисні системи на зразок тих, що використовуються молюсками, також можуть стати у пригоді. Те ж саме стосується і методів очищення води, «спроектованих» раками-клацунами (лат. Alpheidae). Однак навіть ці неперевершені рішення водопроводу не використовуються в сучасних будівлях. Якщо нам вдасться усунути потребу у використанні води для переміщення відходів життєдіяльності людини до центральних станцій обробки води, де розмножуються бактерії Е. соїі та Vibrio cholera, то ми не лише усунемо ризик, пов’язаний з цими потенційно небезпечними джерелами хвороб, але й не знадобиться виробництво в промислових масштабах величезної кількості сильних хімікатів, необхідних для знищення цих бактерій. Хоча бактерицидні речовини і зменшують ризик захворювань, але роблять стічну воду непридатною для багатьох форм використання, якщо тільки вода не проходить довгий і дорогий шлях відновлення.

У школі шведського міста Лаггарберг діє локальна система, котра, базуючись на логіці екосистеми, обробляє всі відходи, що потрапляють до туалету. Хоча закон вимагає, щоб в усіх туалетах був змив водою, та після того, як тверді частки і рідина змиті, вони одразу розділяються за допомогою простої воронки. Для висушування твердих часток застосовується тепло. Під час цього висушування руйнуються патогенні мікроорганізми, паразити й усі антибіотики і гормони, що були виділені з організму. Таким чином усувається негативний вплив, який ці фактори можуть чинити на людей і навколишнє середовище. Діти міста Лаггарберг протягом шкільних років, вивчаючи навколишнє середовище, щодня наочно бачать звичайну логіку самодостатньої стійкості систем видалення відходів.

Ми розглядаємо воду як рідину, що тече з місця, де її багато, до місця, де вона потрібна. У містах встановлена ефективна мережа розподілу води. Уявіть собі тисячі кілометрів труб, по яких вода з річки Колорадо надходить до Лос-Анджелеса. Уявіть собі величезні гроші, які Нью-Йорк витрачає на встановлення відстійників для захисту водозбору. А тепер подумайте про те, що відбувається з водою, котра надходить з опадами, а потім збирається в каналізаційних трубах, заритих під міськими дорогами, і просто відводиться геть! Хоча вартість води зростає все більше, штат Колорадо заборонив мешканцям своїх міст збирати навіть ту воду, що надходить з опадами. Чому це відбувається? Як можна дозволити, щоб вода, яка надійшла з опадами, просто змивалася через каналізацію? Настав час подумати про воду як про наш найцінніший ресурс. У період ембріонального розвитку є етапи, коли зародок людини складається з води більше, ніж на 99 %. Тіло дорослої людини на 80 % складається з води. Щоденне споживання води – умова нашого виживання. Ми поводимося з водою так, тому що не розуміємо потоків. Спробуймо розширити наше розуміння та поставимо запитання: «Де на планеті знаходиться найбільше джерело невикористаної питної води?» Відповідь — в повітрі.

Найперше рішення, спрямоване на задоволення нашої потреби у воді, — задіяти воду, яка надходить з опадами. У кожному будинку і на кожній вулиці є місця, де збирається вода. З цих місць воду можна спрямовувати до місць безпосереднього використання, без потреби у насосах і хімічній обробці, оскільки замість нас працює сила тяжіння. І на хмарочосі у Нью-Йорку, і на фермі в Колумбії вода, що надходить з опадами, може задовольняти потреби мешканців.

Отримання води з повітря сьогодні не вважається серйозним рішенням. Але нам доведеться змінити цю думку, якщо ми завітаємо до найбільш сухих екосистем і побачимо, як виживають рослини і тварини в цих екосистемах. Намібійський пустельний жук (лат. Onymacris unguicularis) виловлює воду з повітря, використовуючи взаємодію гідрофобних і гідрофільних поверхонь. Жаба лопатниця мена (лат. Сусіогапа таіпі) з Австралії може поглинати до ЗО % води від маси свого тіла і зберігати її, утворюючи кокон. Ящірка колючий диявол (лат. Moloch horridus) шляхом осмосу накопичує вологу у внутрішньому резервуарі. Пустельна рослина вельвічія дивовижна (лат. Welwitschia mirabilis) має ту ж саму здатність, що й вищезгаданий жук, щодо конденсування вологи з повітря. Кактуси своїми колючками витягують вологу з повітря, так само це роблять сосни і бамбук гуадуа (лат. Guadua angustifolia) — різновид бамбука, який росте високо в Андах. Окотея смердюча (лат. Ocoteafoetens) — лаврова рослина, що росте на гребенях гір острова Ель Ієро (Канарські острови), виробляє такі потоки води з навколишніх хмар, що іноді це виглядає як водоспад.

Якщо ви спостерігали за роботою кондиціонера, то знаєте, що з нього завжди крапає вода. Аналогічно й охолоджувальна башта на верху великого офісного приміщення конденсує водяну пару, що накопичується як крапельки поту вздовж поверхні башти. Щоб усвідомити, яка кількість води знаходиться в атмосфері, можна навести такий приклад: якщо б усе повітря, що кожного дня виходить з великої будівлі, спочатку проходило через комбінацію гідрофобних та гідрофільних поверхонь, то можна було б отримувати аж до 100 м  води за хвилину з даху до першого поверху. Цікаво, що, досліджуючи потік повітря від охолоджувальних башт, ми даємо можливість воді текти зверху будівлі до низу. Це зменшує витрати енергії. Застосування сили тяжіння замість насосів також сприяє зменшенню використання води. Оскільки вода «зверху» не потребує застосування насосів, то ми заощаджуємо значні кошти. Це дуже доречно зараз, під час економічної кризи: інвестуючи менше, отримувати більше.

Леонардо да Вінчі багато часу присвятив вивченню води. Він був зачарований водою, потоком річок, вирами, спіральними воронками та іншими видами турбулентності. Він визначив дві головні сили, що діють у потоці води, — силу тяжіння і внутрішнє тертя або в’язкість. Центральну позицію в дослідженнях Леонардо займала водяна воронка, або вир.

Якщо потік води пропущено крізь воронку, котра відокремлює тверді частки від рідини, тоді воду з десятого поверху до першого можна 10 разів використати для змивання в туалеті. А оскільки в офісних будівлях змивання в туалеті є одним з головних видів використання води, то система із застосуванням воронки може заощадити не лише воду, а й енергію. Якщо поверхню будівлі покрити матеріалом, подібним до того, що вкриває квітку лотоса, або матеріалом, який забезпечує здатність молюска «морське вушко» (лат. Haliotidae) підтримувати чистоту та блиск внутрішньої поверхні мушлі, то відпаде потреба у використанні води та хімікатів для чищення, що, в свою чергу, сприятиме заощадженню коштів. Дорогі машини для миття вікон можна буде викреслити зі списку експлуатаційних витрат офісу. Такі рішення — це реальність чи ілюзія? Все залежить від нас. Рослини і комахи доводять, що такі рішення працюють. Багато з них є еталонами. Репеленти води на лапках клопів-водомірок (лат. Gerridae) є настільки ефективними, що вода ніколи не змочує лапок цих комах. Ці геніальні рішення вдосконалювалися протягом мільйонів років виживання в пустелі, і весь цей час закони фізики, без винятків, прагматично застосовувалися. Порівняно з цими здібностями наша складна система забору води з гір через дамби або перетворення солоної води на питну за рахунок величезних витрат енергії, необхідних для зворотного осмосу, виглядають архаїчними технологіями.

Комбінований потік повітря і води дає великі можливості, які можна оцінити, розуміючи закони фізики і хімії. Не дивлячись на те, що ці закони зрозумілі, на превеликий жаль, вони рідко застосовуються. Наведемо приклад: поверхня, що складається з клітчастих поверхонь, утворених гідрофільними та гідрофобними текстурами, розміщеними у шаховому порядку. Величезні об’єми повітря, що розсіюються з охолоджувальних башт в атмосферу, можна пропускати над пластиною, що являє собою поверхню з квадратів. Одні з цих квадратів гідрофобні: вони «ненавидять» воду. Інші гідрофільні: вони «люблять» воду. Малесенькі бульбашки води відштовхуються гідрофобними поверхнями до того, як встигнуть випаруватися. Ці бульбашки води збираються на гідрофільних поверхнях, утворюючи краплі, що стікають униз лише під дією сили тяжіння і наповнюють баки наверху будівлі. Цієї кількості може виявитися недостатньо для того, щоб задовольнити усі потреби. І все ж таки ця ідея допомагає нам побачити ту величезну кількість води, про яку ми раніше навіть не думали. Якби охолоджувальні башти спрямовували насичене повітря у воронку, утворюючи таким чином завихрення, тоді вода «витискалася» б з повітря, при цьому стали б непотрібними жодні клітчасті поверхні. Уперше такі системи були встановлені фірмою “Watreco” на острові Ель Ієро.

Дизайн цих інновацій можна ще більше вдосконалити. їх можна поєднати з останніми дослідженнями очищувальної здатності виру (вихору) у водяних трубах. Якщо змінити моделі виробництва і споживання, знайти час та докласти зусиль для того, щоб по-іншому обміркувати усю систему, тоді ми матимемо шанс знайти рішення, яке може врятувати нас від глобального дефіциту води. Запроваджуючи ці інновації, можна скоротити витрати і одночасно зменшити навантаження на водні ресурси, характерні для кожного мегаполісу у світі.

Уся берегова зона Каліфорнії вже кілька десятиліть страждає від дефіциту води. Якби можна було отримувати воду з вологого повітря, котрого завжди достатньо від взаємодії холодних океанічних течій і гарячого повітря з пустель, то найбільшою економічною вигодою стало б підвищення вартості земель. Згадаймо про Лас Гавіотас, що колись був безлюдною місцевістю, а після відновлення тропічного лісу ціна землі виросла у 3 000 разів. Підвищення вартості власності, спричинене включенням таких факторів, як росяні водні ресурси, буде дуже бажаною альтернативою сучасній тенденції спекуляцій і зменшення вартості власності. Гарна земля, що задовольняє базові потреби, насамперед потребу у воді, —завжди цінується.

Посилання на основну публікацію