Urządzenia z “Diuny” i “Gwiezdnych Wojen” powstały. Mogą nam pomóc

Wyobraźmy sobie miasto, gdzie deszcz pada rzadziej niż raz w roku, a mieszkańcy muszą polegać na wodzie dowożonej ciężarówkami. Właśnie w takim miejscu naukowcy testują właśnie rozwiązanie w założeniach przypominające na pierwszy rzut oka coś rodem z filmu science-fiction.

Międzynarodowy zespół naukowców przetestował w Chile metodę zbierania wody, która przypomina rozwiązania z filmów. Chodzi o pozyskiwanie wody z mgły za pomocą specjalnych siatek, na których skrapla się wilgoć. Technologia przywodzi na myśl „zbieracze wilgoci" z planety Tatooine (przy których pracował Luke Skywalker) czy kombinezony bohaterów powieści „Diuna".

Badania przeprowadzono w szybko rozwijającej się gminie Alto Hospicio, gdzie około 10 tysięcy osób mieszka w nieformalnych osiedlach, z których tylko 1,6 proc. jest podłączonych do sieci wodociągowych. Gmina położona jest na skraju pustyni, co sprawia, że dla szybko rosnącej populacji miejscowości dostęp do wody staje się coraz poważniejszym problemem.

„Zbieranie i wykorzystanie wody, zwłaszcza z niekonwencjonalnych źródeł, takich jak woda z mgły, stanowi kluczową szansę na poprawę jakości życia mieszkańców" – wyjaśnia dr Virginia Carter, ekspertka w dziedzinie zrównoważonego rozwoju z Universidad Mayor i współautorka badania opublikowanego w czasopiśmie „Frontiers in Environmental Science".

Zespół wykorzystał proste kolektory mgły: bardzo drobne siatki trzymane w górze przez dwa słupy. Wilgoć z powietrza skrapla się na materiale, a krople następnie spływają do rynny i do zbiornika na wodę. Choć metody te nie są tak innowacyjne jak kombinezon destylacyjny z „Diuny" przetwarzający mocz na wodę pitną, kolektory mgły są systemami pasywnymi, które nie wymagają elektryczności ani innej energii do funkcjonowania.

Naukowcy ustalili, że z obszaru 100 kilometrów kwadratowych można uzyskać od 0,2 do 5 litrów wody z mgły na metr kwadratowy dziennie. Sierpień i wrzesień okazały się najlepszymi miesiącami do zbierania wody z mgły - badacze zbierali wówczas nawet do 10 litrów na metr kwadratowy dziennie.

„Te badania pozwalają nam zupełnie inaczej spojrzeć na pozyskiwanie wody z mgły” mówi dr. Carter. “Dotąd uważano to za rozwiązanie wiejskie, nadające się do stosowania jedynie na małą skalę, a nie za praktyczne źródło wody dla miast”.

W Alto Hospicio znajduje się około 30 nieformalnych osiedli poza granicami miasta, w których mieszka łącznie 3519 gospodarstw domowych i 10 301 osób. Mieszkańcy ci polegają na dostawach wody dowożonej ciężarówkami zapewnianymi przez lokalne władze, które dostarczają 300 tysięcy litrów wody tygodniowo.

Badacze szacują, że stosunkowo niewielki obszar pokryty siatką mógłby zebrać wystarczającą ilość wody do nawadniania terenów zielonych Alto Hospicio. Według obliczeń naukowców, przy średnim rocznym “utargu” rzędu 2,5 litra na metr kwadratowy dziennie, do zaspokojenia tygodniowego zapotrzebowania na wodę (300 000 litrów) dla nieformalnych osiedli miejskich potrzeba około 17 000 metrów kwadratowych siatki.

„Zwiększenie skali systemu z większymi kolektorami mgły mogłoby pozwolić nam zapewnić tym nieformalnym osiedlom wystarczającą ilość wody, aby zaspokoić ich potrzeby" – wskazuje dr Nathalie Verbrugghe, inżynier z Université libre de Bruxelles i współautorka badania.

Co więcej, woda z mgły mogłaby być wykorzystana do uprawy roślin w systemach hydroponicznych. A to umożliwiłoby mieszkańcom pustynnego miasta dostęp do świeżej, zdrowej żywności, która byłaby w tym regionie bardzo trudna do uprawy w inny sposób.

„Na 1 metrze kwadratowym hydroponicznej uprawy sałaty można zmieścić od 25 do 35 roślin, co daje od 3,0 do 4,0 kg świeżych produktów w okresie 30 dni. Metr kwadratowy siatki pozwala zebrać 2,5 litra wody, co z kolei umożliwiłoby utrzymanie prawie 5 metrów kwadratowych hydroponicznej sałaty (lub innej zielonej uprawy liściastej), co daje od 15 do 20 kg świeżych warzyw do lokalnej konsumpcji" – czytamy w badaniu.

Naukowcy wskazują również na pewne niedoskonałości w swojej analizie. Obiecujące wyniki pochodziły z kolektorów mgły zainstalowanych na większych wysokościach poza granicami miasta, więc ich regularne użytkowanie wymagałoby rozbudowę znaczącej infrastruktury dystrybucyjnej, oraz dużych systemów magazynowania.

„Kluczowymi warunkami do stosowania tej technologii są między innymi gęstość mgły, odpowiednie wzorce wiatru i dobrze zorientowane wzniesienia. Ponadto należy wziąć pod uwagę zmienność warunków atmosferycznych, bo w wielu regionach mgła jest zjawiskiem sezonowym" – podkreśla dr Verbrugghe.

Dr Carter zaznacza, że „mgła może służyć jako uzupełniające źródło wody w mieście", a nie jako kompleksowe rozwiązanie problemu niedoboru wody. Ze względu na sezonową zmienność powstawania mgły i szybki wzrost populacji na obrzeżach miast, woda z mgły najlepiej sprawdza się jako dodatkowy i awaryjny sposób zasilenia sieci wodociągowej. Aby system był w stanie funkcjonować przez cały rok, konieczne byłoby zbudowanie systemów magazynowania gromadzonej w okresach obfitej mgły wody, na przykład w formie dużych stawów.

Zespół badawczy ma nadzieję „zachęcić decydentów do włączenia tego odnawialnego źródła do krajowych strategii wodnych" podsumowuje dr Carter. „Mogłoby to zwiększyć odporność miast na zmiany klimatu i szybką urbanizację, jednocześnie poprawiając dostęp do czystej wody."

Z perspektywy polityki krajowej, włączenie niekonwencjonalnych zasobów, takich jak zbieranie wody z mgły, do strategii zarządzania wodą ma potencjał zmniejszenia presji na nadmiernie eksploatowane i wyczerpujące się zasoby. Badacze stwierdzają, że integrację tę można osiągnąć poprzez zachęcanie do inwestycji w infrastrukturę do zbierania mgły, oferowanie wsparcia finansowego dla projektów pilotażowych oraz ustanawianie wytycznych dla systemów wodnych z mgły.

Chociaż samo zbieranie mgły nie rozwiąże problemu niedoboru wody, to stanowi innowacyjną i zrównoważoną metodę jej pozyskiwania, która pewnego dnia może stać się ważnym narzędziem w zarządzaniu wodą w społecznościach pustynnych.

Badacze zamierzają przeprowadzić więcej testów, aby lepiej ocenić potencjał zbierania mgły przy użyciu kolektorów. Autorzy podkreślają także potrzebę oceny jakości wody z mgły w środowiskach miejskich - choć wcześniejsze badania wskazują na niską zawartość rozpuszczonych ciał stałych, chemia mgły jest bezpośrednią funkcją jakości powietrza, co sprawia, że konieczne są dodatkowe analizy.