22Aug
Wať už žijete na rychle vysychajícím americkém západě nebo jste na šest měsíců na palubě Mezinárodní vesmírné stanice, mít dostatek vody k životu je neustálým problémem. Vzhledem k tomu, že změna klimatu nadále ničí vodní vrstvy Západu a jak se lidstvo tlačí dále do sluneční soustavy, problémy s dodávkami pitné vody, kterým dnes čelíme, budou jen narůstat. Ve snaze zajistit lidstvu dostatek pití, některé ze špičkových výzkumů NASA v oblasti recyklace vody na oběžné dráze se vrací zpět na Zemi.
Na Zemi
Například v Kalifornii čtyři miliardy galonů odpadních vod vyprodukovaných denně ze státních domů a podniků, dešťové vpusti a odtoku spojeného se střechou, prochází více než 100 000 mil kanalizačními potrubími, kde - kromě obstrukční fatbergové – nakonec skončí v jedné z 900 státních čistíren odpadních vod. Způsob zpracování této vody závisí na tom, zda je určena k lidské spotřebě nebo k nepitnému použití, jako je zemědělské zavlažování, zvelebování mokřadů a doplňování podzemní vody.
Město Los Angeles
využívá vícestupňový přístup k regeneraci své pitné odpadní vody. Velké pevné látky jsou nejprve odfiltrovány z přiváděných tekutin pomocí mechanických sít v čele úpravny. Odtud odpadní voda odtéká do usazovací nádrže, kde je odstraněna většina zbývajících pevných látek – po ponoření na dno bazénu se odkalí do anaerobních vyhnívacích nádrží. Voda je poté odeslána do sekundárního zpracování, kde je provzdušňována bakteriemi fixujícími dusík, než je vytlačena do jiné usazovací nebo čistící nádrže. Nakonec se filtruje přes terciární čisticí stupeň kationtových polymerních filtrů, kde jsou odstraněny všechny zbývající pevné látky. Do roku 2035 LA plánuje recyklovat veškerou svou odpadní vodu pro opětovné použití k pití zatímco Aurora, Colorado a Atlanta, Georgia, již začaly rozšiřovat své zásoby pitné vody o opětovné použití pitné vody.„Kromě bezpečného zásobování vodou existují další výhody. Pokud se nespoléháte na dovoz vody, znamená to, že v severní Kalifornii nebo Coloradu je více vody pro ekosystémy,“ řekl profesor ze Stanfordu William Mitch. nedávný příspěvek Stanford Engineering. "Čistíte odpadní vodu, a proto nevypouštíte odpadní vodu a potenciální nečistoty na kalifornské pláže."
Čistírny odpadních vod v Kalifornii čelí řadě problémů Nadace vodního vzdělávání poznámky, včetně stárnoucí infrastruktury; kontaminace z nesprávně likvidovaných léčiv a pesticidů; požadavky obyvatelstva v kombinaci se sníženými průtoky v důsledku sucha vyvolaného změnou klimatu. Jejich schopnost dodávat čistou vodu však ve skutečnosti předčí přírodu.
„Očekávali jsme, že pitná voda pro opětovné použití bude v některých případech čistší než konvenční pitná voda kvůli tomu, že se u nich provádí mnohem rozsáhlejší léčba,“ argumentoval Mitch v říjnové studii v Udržitelnost přírody. "Byli jsme však překvapeni, že v některých případech byla kvalita znovupoužité vody, zejména vody vody upravené reverzní osmózou, byla srovnatelná s podzemní vodou, která je tradičně považována za vodu voda nejvyšší kvality."
Pevné látky vytažené z odpadních vod jsou také intenzivně zpracovávány během recyklace. Odpad z prvního stupně se posílá na místní skládky, zatímco biologické pevné látky z druhého a třetího stupně jsou posílány do anaerobních komor, kde dochází k jejich rozkladu. bioplyn které lze spálit pro výrobu elektřiny a přeměnit na hnojivo bohaté na dusík pro zemědělské účely.
New York, např. produkuje 22 746 tun kalů z odpadních vod denně z více než 1200 celostátních čistíren odpadních vod (ČOV). Podle zprávy z roku 2021 však tento kal k výrobě bioplynu skutečně využívá méně než desetina závodů (konkrétně 116). Rockefellerův institut pro vládua je „využívána hlavně k palivu zařízení a ke kombinované výrobě tepla a elektřiny v ČOV“.
Nepitnou vodu lze upravovat ještě přímočařeji a v některých případech na stránce. Odpadní voda, dešťová voda a šedá voda umět všechny mohou být znovu použity pro jiné než pitné účely jako voda rostliny v hale a splachovací záchody poté, co byly zachyceny a ošetřeny v an Systém opětovného využití nepitné vody na místě (ONWS).
EPA
"Rostoucí tlaky na vodní zdroje vedly k většímu nedostatku vody a rostoucí poptávce po alternativních zdrojích vody," uvedl Upozorňuje na to Agentura pro ochranu životního prostředí. „Opětovné použití nepitné vody na místě je jedním z řešení, které může komunitám pomoci regenerovat, recyklovat a poté znovu použít vodu pro účely nepitné vody.“
Na oběžné dráze
Na palubě ISS mají astronauti ještě menší volnost ve využívání vody, protože stanice je uzavřený systém izolovaný ve vesmíru. Také proto, že SpaceX účtuje 2 500 dolarů za libru nákladu (po prvních 440 librách, za které si účtuje 1,1 milionu dolarů) za vyslání na oběžnou dráhu na jedné ze svých raket – a kapalná voda je těžký.
ESA
Zatímco ISS občas dostává vodu ve formě 90librových kontejnerů na vodu ve tvaru duffle bag, které nahrazují to, co je vždy ztraceno. vesmír, jeho obyvatelé spoléhají na komplikovanou síť pák a trubek, které vidíte nahoře a dole, aby získali zpět každý možný kapek vlhkosti a zpracovali ji na pitelnost. Stanice Water Processing Assembly dokáže vyrobit až 36 galonů pitné vody každý den z potu, dechu a moči posádky. Když byla instalována v roce 2008, potřebovala stanice dodávky vody klesl o přibližně 1 600 galonů a váží 15 960 liber. Pracuje ve spojení s Urine Processor Assembly (UPA), Oxygen Generation Assembly (OGA), Sabatierovým reaktorem (který rekombinuje volný kyslík a vodík štěpený OGA zpět na vodu) a systémy regenerativního environmentálního řízení a systémů podpory života (ECLSS), které udržují stanici „vodní bilance" a zásobovat americké astronauty minimálně 2,5 litry vody každý den. Kosmonauti v ruském segmentu ISS spoléhají na samostatný filtrační systém, který pouze shromažďuje sprchový odtok a kondenzace, a proto vyžadují pravidelnější dodávky vody, aby udržely své nádrže završeno.
ESA
V roce 2017 NASA upgradovala WPA novým filtrem reverzní osmózy, aby „snížila zásobovací hmotu WPA Multi-filtration Bed“. a vylepšený katalyzátor pro katalytický reaktor WPA pro snížení provozní teploty a tlaku,“ oznámila agentura toho roku. „Přestože WRS [systém rekuperace vody] fungoval dobře od zahájení provozu v listopadu 2008, bylo identifikováno několik úprav, které zlepšily celkový výkon systému. Tyto úpravy mají za cíl snížit zásobování a zlepšit celkovou spolehlivost systému, což je přínosné pro probíhající misi ISS i pro budoucí mise s posádkou NASA.“
Jedním z takových vylepšení je modernizovaná sestava procesoru solanky (BPA) dodaná v roce 2021, filtr, který vysává z moči astronautů více soli a produkuje více regenerované vody než jeho předchůdce. Ale k bezpečnému transportu posádek meziplanetárním prostorem nás čeká ještě dlouhá cesta. NASA poznamenává, že WPA, který byl dodán v roce 2008, byl původně ohodnocen tak, aby obnovil 85 procent vody v moči posádky, ačkoli jeho výkon se od té doby zlepšil na 87 procent.
NASA
"Abychom opustili nízkou oběžnou dráhu Země a umožnili dlouhodobý průzkum daleko od Země, musíme uzavřít vodní smyčku," Caitlin Meyer, zástupce projektového manažera pro Advanced Exploration Systems Life Support Systems v Johnsonově vesmírném středisku NASA v Houstonu, přidal. „Současné systémy získávání vody z moči využívají destilaci, která produkuje solanku. [BPA] přijme odpadní vodu obsahující vodu a extrahuje zbývající vodu."
Když se následně zpracovaná moč smíchá s regenerovanou kondenzací a znovu prochází WPA, „naše celkové využití vody je asi 93,5 procenta,“ Layne Carter, manažer vodního subsystému Mezinárodní vesmírné stanice ve společnosti Marshall, řekl v roce 2021. Aby se bezpečně dostali na Mars, NASA odhaduje, že potřebuje míru rekultivace 98 procent nebo lepší.
Ale i když současná špičková technologie recyklace ISS nestačí k tomu, abychom se dostali na Mars, už teď má dopad na planetu. Například na počátku roku 2000 společnost Argonide vyvinula systém nanovláknové filtrace vody „NanoCeram“ s podporou financování malých podniků NASA. Filtr využívá kladně nabitá mikroskopická vlákna oxidu hlinitého k odstranění prakticky všech kontaminantů bez přílišného omezení průtoku, případně tření sprcha Oas od Orbital Systems.
„Sprcha začíná s méně než galonem vody a cirkuluje ji rychlostí tři až čtyři galony za minutu, což je větší průtok, než poskytuje většina běžných sprch,“ NASA poznamenala loni v červenci. „Systém kontroluje kvalitu vody 20krát za sekundu a nejvíce znečištěná voda, jako je oplach šamponem, je vypuštěna a nahrazena. Zbytek prochází filtrem NanoCeram a poté je bombardován ultrafialovým světlem recirkuloval.” Podle švédského institutu pro kontrolu přenosných nemocí je výsledná voda čistší než kohoutek.
Všechny produkty doporučené Engadget vybírá náš redakční tým, nezávislý na naší mateřské společnosti. Některé z našich příběhů obsahují přidružené odkazy. Pokud si něco koupíte prostřednictvím některého z těchto odkazů, můžeme získat provizi přidružené společnosti. Všechny ceny jsou správné v době zveřejnění.