Ohlédnutí za světovou výstavou EXPO – Voda získaná ze vzduchu se dá pít
Česká republika oslavila velký úspěch. Na světové výstavě EXPO 2020 získala cenu za „nejlepší inovaci“. Konkrétně se jednalo o technologii vyrábějící vodu ze suchého pouštního vzduchu jen s využitím solární energie nazvanou S.A.W.E.R. Ta dokáže denně vyrobit až 1 000 litrů vody a parametrů pitné vody dosahuje díky zařízení WatiMin od české společnosti EuroClean.
Pitná a zavlažovací voda je v některých částech světa tak vzácná, že se jí dokonce přezdívá mokré zlato. Podle odhadů Celosvětového ekonomického fóra (WEF) se s vážným nedostatkem vody potýká až 40 % obyvatel planety a do roku 2025 to může být až 60 %.
Alespoň jednou do měsíce postihne nedostatek vody 66 % světové populace. Navíc, většina metod, které mohou státy postižené suchem pro získání pitné vody použít, je poměrně energeticky náročná a dlouhodobě neudržitelná.
Přímořské státy jako například Izrael nebo Saudská Arábie mají možnost odsolovat mořskou vodu. Procesů, které se k tomuto účelu dají použít, existuje hned několik a patří mezi ně například destilace či iontová výměna. V současnosti je nejpoužívanější technologií reverzní osmóza, jíž se odsolují přibližně 2/3 z celkového množství desalinizované vody na světě.
Reverzní osmóza začala od 80. let 20. století vytlačovat metody založené na destilaci a v současnosti se používá pro vody s obsahem solí mezi 2 až 10 g/l.
Pro nižší koncentrace solí se využívají ionexové technologie (například iontová výměna) či elektrodialýza. V případě vod s vyšším obsahem solí zase najde uplatnění odpařování. V menší míře se také využívají metody založené na použití nanofiltrace či několikastupňové mžikové destilace a experimentuje se také s použitím tzv. grafenových sít.
V případě zmíněné reverzní osmózy je kromě energetické náročnosti (odsolování mořské vody vyžaduje aplikaci přetlaku až 70 bar) problematická také likvidace koncentrátu, což není nic jiného než koncentrovaný roztok solanky. Na každý litr odsolené vody připadá přibližně 1,5 litru solanky. Ta je v současnosti většinou vypouštěna zpátky do moře, což je ovšem z dlouhodobého hlediska neudržitelné, jelikož tím může docházet k obecnému zvyšování koncentrace soli v moři.
Nejvíce solanky je přitom vyprodukováno právě v oblasti Středního východu a severní Afriky. Čtyři státy lokalizované v této oblasti – Saudská Arábie, Spojené Arabské Emiráty, Kuvajt a Katar – stojí za 55 % z celkové světové produkce solanky.
Když se voda získává ze vzduchu
Technologie S.A.W.E.R. se vydala jinou cestou a pitnou vodu se rozhodla získávat ze vzduchu. I suchý pouštní vzduch totiž obsahuje určité množství vody. Vodní pára ze vzduchu se váže na desikační materiál výměníku a následně dojde k její kondenzaci na chladiči.
Vlastnosti a složení takto získané vody tak logicky závisí na vlastnostech vzduchu. V případě naprosto čistého vzduchu by tedy vznikala destilovaná voda. Ta se sice velmi dobře skladuje a převáží, pro pití a zavlažování ale vhodná není. Chybí v ní totiž látky jako hořčík, vápník, či draslík, které jsou nezbytné pro správné fungování lidského těla.
V poušti ale vzduch obsahuje například prach či pouštní písek, nemluvě o látkách obsažených ve vzduchu v emisně zatížených oblastech. Bez odfiltrování těchto nečistot je voda též nevhodná ke konzumaci. Dalším problémem je, že podobně jako osmoticky upravená voda je takto získaná voda náchylná k mikrobiologické kontaminaci. S.A.W.E.R. byl totiž navržen pro oblasti, kde se teplota vzduchu ve dne pohybuje mezi 40 až 50 °C a teplota v zásobní nádrži kolem 30 °C, což jsou naprosto ideální podmínky pro množení nejrůznějších patogenních mikroorganismů. Bez patřičné dezinfekce vody by tedy voda nebyla pitná.
WatiMin pod lupou
Je to právě zařízení WatiMin, díky kterému se voda připravená systémem S.A.W.E.R. dá pít. Prvním krokem proměny destilované vody na pitnou je odfiltrování jemných mechanických nečistot, po němž následuje UV dezinfekce a až nakonec přesně řízená remineralizace vody, tedy přesně řízené obohacování vody o potřebné minerální látky tak, aby voda splnila legislativní požadavky na pitnou vodu, které jsou ve většině vyspělých zemí velmi přísné. Během celého procesu remineralizace je neustále sledována a měřena kvalita upravované vody, díky čemuž je možné průběžně kontrolovat základní parametry vody, jako je pH či vodivost.
Chod zařízení je automatický v závislosti na průtoku vody a dezinfekce a filtrace vody probíhají souběžně. WatiMin najde uplatnění všude, kde je potřeba do demineralizované vody doplnit potřebné minerální látky tak, aby voda vyhovovala požadavkům stanovených v zákonech udávajících kvalitu pitné vody
Vápník, hořčík a draslík
Všechny tři zmíněné prvky patří mezi tzv. esenciální, což znamená, že lidské tělo bez nich nemůže správně fungovat. Jsou nezbytné například pro nervosvalovou dráždivost (vápník a hořčík), správnou funkci srdečního svalu, či udržení osmotického tlaku vně a uvnitř buněk a zajištění acidobazické rovnováhy (draslík).
Úpravna WatiMin představuje účinnou alternativu tzv. remineralizačních patron, což jsou filtry plněné vypáleným dolomitem (MgCO3) nebo vápencem (CaCO3), případně směsí obou těchto nerostů.
Na rozdíl od jednotky WatiMin je ale účinnost těchto filtrů nedostačující. Česká asociace vodárenských expertů například zjistila, že remineralizační patrona plněná dolomitem byla schopná do vody uvolnit pouhých 18 mg uhličitanů vápníku a hořčíku na jeden litr. V české legislativě je přitom stanovená minimální hodnota obsahu rozpuštěných látek, a sice 150 mg/l.
Účinná remineralizace rozšířila možnosti systému S.A.W.E.R.
Společnost EuroClean se k projektu S.A.W.E.R. připojila v roce 2018 a jejím úkolem bylo právě vytvoření účinné remineralizační jednotky. Celý systém S.A.W.E.R. sice původně pro produkci pitné vody určen nebyl, jeho hlavním cílem totiž byla výroba vody ze vzduchu a kultivace pouště. Propojení s remineralizační jednotkou WatiMin ale ukázalo, že možnost výroby pitné vody je naprosto reálná a nemusí zůstat jen na papíře.
Propojení tohoto systému a jednotky WatiMin bylo testováno v laboratořích Univerzitního centra energeticky efektivních budov ČVUT (UCEEB ČVUT) v Buštěhradu. Zde byla ve speciální klimatické komoře modelující pouštní podmínky testována účinnost mobilní verze systému S.A.W.E.R. V létě 2019 pak celý systém úspěšně prošel ostrým testem v poušti Sweihan ve Spojených Arabských Emirátech.
Dvoj kontejnerové složení systému S.A.W.E.R.
WatiMin je součástí prvního tzv. produkčního kontejneru systému S.A.W.E.R. Ten obsahuje kromě remineralizační jednotky také sorpční jednotku a zásobník vody. Lze ho buď samostatně připojit do elektrické sítě, nebo z něj vytvořit naprosto autonomní zařízení nezávislé na centrálních rozvodech energie připojením k druhému energetickému kontejneru, se kterým musí být propojen solární střechou. Celé zařízení se vejde do dvou klasických námořních kontejnerů, díky čemuž ho lze též přepravovat železniční či automobilovou dopravou.
Hlavní výhodou systému S.A.W.E.R. je jeho schopnost autonomního provozu a vysoká výkonnost. Dvoustupňové uspořádání založené na sorpci a následné kondenzaci totiž umožňuje získávat vodu i z velmi suchého pouštního vzduchu.
S.A.W.E.R. už navíc existuje i v menší verzi. Zařízení založené prakticky na stejném principu se jmenuje MAGDA (zkratka z Mobile Autonomous Water Generator from Desert Air) a jeho předností je, že se snadno vejde na korbu auta. Během pár hodin dokáže ze suchého pouštního vzduchu získat dostatek vody pro čtyři až pět lidí.
Úspěch na EXPO 2022
Právě díky zařízení S.A.W.E.R. získala Česká republika cenu za „Nejlepší inovaci za technologii“ představenou na výstavě EXPO 2022 v Dubaji, udělenou Centrem pro vládní inovace Mohammeda bin Rašída Al Maktůma, premiéra Spojených arabských Emirátů. Projekt se prosadil mezi téměř pětistovkou finalistů z celého světa. Není to ovšem jediné ocenění, které S.A.W.E.R. v Dubaji získal. Technologie se stihla umístit na druhém místě v žebříčku amerického časopisu EXHIBITOR, který se věnuje mezinárodním veletrhům a výstavám.
Jednatel EuroClean společně s Předsedkyní Poslanecké sněmovny Parlamentu České republiky Markétou Pekarovou Adamovou na ochutnávce vody ze vzduchu na Českém Národním dni na EXPO v Dubaji.
EuroClean nevyrábí jen WatiMin
EuroClean se úpravě vody věnuje už přes dvacet let, firma založená v roce 1999 má vlastní pobočku také v Polsku. Vyvíjí například vlastní generátory chlordioxidu při dezinfekci vody, ale vyniká též v oblasti úpravy vody pro energetické aplikace, jako jsou parní kotelny, chladicí a výměníkové okruhy či předávací a výměníkové stanice. Vodu upravuje jak pro průmyslové podniky, tak i pro hotely či nemocnice.
Úprava vody a problémy spojené s úpravou a filtrací vody. EuroClean se specializuje na projekce, výrobu a dodávky technologických celků řešících nestandardní problémy investorů s vodou a vodním hospodářstvím.