非洲人民喝上放心水!水塔成高效集水器 颇似中

  在非洲,水资源短缺的问题影响了数十亿人的日常生活,Warka水塔避开了复杂的配件和工程学原理,其搭建并不需要借助任何机械工具,一天的时间内能够收集超过114升的水。

  我们都知道,非洲的许多地方都缺乏水资源。甚至在埃塞尔比亚的某些地方,人们需要步行6小时才能找到可以饮用的水。当地的某些议员曾经一年花费了大量时间来寻找水资源,但找到的水大多都不能安全饮用,因为这些池塘里的水往往带有传染性细菌,有些甚至受到了动物排泄物或其它毒性物质的污染。

  在非洲,水资源短缺的问题影响了数十亿人的日常生活,这个问题也引起了共同创立人Matt Damon和微软的共同创始人Bill Gates的关注,他们通过自己的非盈利机构花费百万美元进行相关的研究来寻找解决办法,其中能把厕所污水转化成饮用水的装置和“卫生间革命挑战赛”就是代表项目。

  不过目前这些项目依然存在一些问题,有专家表示,这些设备的维护费用都相对偏高,另外在偏僻的村庄,类似设备该如何安装也是一大难题。

  针对这些问题,设计师Arturo Vittori和Andreas Vogler避开了复杂的配件和工程学原理,设计出着眼于结构、材料和工作原理等基本元素的Warka水塔。

  这个水塔高9米,形状好像一个花瓶,它的曲线和选材都非常讲究,每一处细节都有自己的用处。

  Warka水塔由灯芯草茎杆编织而成,这些材料具有重量轻、弹性好的特点,同时设计纹路能够让结构更加稳定,在空气流通的同时也不怕强风袭击。由尼龙和聚丙烯制成的网眼悬挂在水塔的内部,这个看着有点像中国灯笼的结构实际作用是收集在表层形成的水滴。当空气冷凝时,水珠就会落到水塔底部的一个容器里,容器中的水再经过一个像水龙头一样的管道就能传送给外面等水的人们。这个概念有点像前几年麻省理工学院设计出的一个fog-harvesting装置。

  根据实验,Warka水塔一天的时间内能够收集超过114升的水,而非洲沙漠地区黄昏和黎明之间的温差也使集水效果非常好。水塔的搭建并不需要借助任何机械工具,一般在一周内便可搭建完成。最重要的是,搭建一座这样的水塔只需花费约500美元,价钱还不到前面所提项目的四分之一。

  Arturo Vittori和Andreas Vogler的团队希望到2015年为止可以在埃塞俄比亚搭建两座这样的Warka水塔,他们目前正在寻找对该集水技术感兴趣的投资者。

  工程师Andreas Hammari近来构建了一个极具煽动性的净化机,可把汗水变成饮用水。虽然这个机子不打算作为应对缺水的主流措施,但对沙漠上极度缺水的人们可能具有重要意义。在上周的哥德堡杯足球赛中,饮水机就借用了一把运动员们的汗水,让观众和选手们都饮上了一杯。

  机器的核心是新的水过滤技术,由HVR和皇家理工学院研发的称为膜蒸馏技术。系统中有一个塑料盒,在这里水被加热气化,在两层膜之间流转;然后机子产生的压力会迫使蒸汽通过薄膜,在另一边遇到冷却板,彻底让非挥发性物质和挥发性物质分开来。

  在Sweat Machine里面一番捣鼓后,这些过滤后的饮用水最终证实比瑞典饮用水龙头里的水还要干净。Hammar告诉BBC,一件出汗的T恤通常提供10毫升的水,相当于一口。上周四,厂家们在净水机旁安装了健身自行车,志愿者们像疯了一样在那里猛骑自行车……目前已经有1000个人饮用了这些净化的“汗水”,而这些主要是为提高人们的节水意识。

  小结:这种东西放到非洲去还不错, 三毛描写的撒哈拉沙漠中,居民三四年才洗一次澡,一个小镇只有一个饮水源。如果这机子再高明一点,能对生活中其它废弃水消毒并彻底过滤,对于缓解那里的饮用水还是有帮助的。

  人类虽然号称是地球上最有智慧最高级的物种,但有些时候还需要从其他生物身上获得生存灵感。从波士顿大学分离出来的科研公司NBD Nano的联合创始人Deckard Sorensen最近就受到纳米比亚沙漠甲壳虫的启发,研发出了一种可以自动蓄水的瓶子,并希望最快在2014年推上市场。

  纳米比亚沙漠甲壳虫生活在全年降水量只有半英寸的沙漠地区,为了解渴,它们就得从空气中汲取相当于自身重量12%的水份。每天清晨,它们爬到沙丘的顶端,背朝着风,以便让水气汇聚到背部的吸水区域;最终让水慢慢流到自己身体里的储水部位。

  根据这个原理,Sorensen制作了一个由吸水涂层和防水涂层组成的表面,利用风扇加快空气流通并通过这个表面,最终让水凝结储存起来。稍作改造后,一个能自动蓄水的瓶子就诞生了。

  Sorensen表示:“我们采用纳米技术来仿造纳米比亚沙漠甲壳虫的背部结构,并以此从空气中吸取水分。我们觉得这项发明可以应用在很多地方,从马拉松运动员到非洲等缺水严重的第三世界国家。

  现如今,缺水问题已经不容忽视,我们希望能通过一个既经济又实用的方法来解决这个问题,首先得避免它继续恶化下去。我们也希望在不久的将来,可以将这项技术与温室和绿色屋顶结合起来,并且将它应用到农场或者更大型的农业项目的供水技术上。”

  Sorensen还称这项技术不需要消耗很多能源,只需要一些太阳能电池和一个充电式电池就能满足。因此,这项技术也可以应用于一些小设备,装在交通工具、建筑甚至一个运动员身上,同时仍旧能汲取到所需的全部能源来促使空气穿过有着特殊涂层的设备表面,从而收集水分。

  NBD公司由曾任职于TechStars的Miguel Galvez、MIT博士Andy McTeague以及生物化学家Deckard Sorensen共同创办,目前主要研发水资源收集技术。在不消耗过多能源的情况下,通过从空气中汲取水分,并将其转换成干净的饮用水或灌溉用水。

  Sorensen称空气中含有高达3千万亿加仑水,是庞大的未开发资源。NBD就是看到这个巨大潜力才密切关注并研发相关技术的。

  清洁水源是世界各国竞相争夺关键资源之一,非洲肯尼亚目前就面临着水问题的困扰,该国人民长期缺乏有效的清洁水源供应。据ENS环境新闻网报道,为缓解水危机,美国“天然能量”(NativeEnergy)组织和《国家地理》杂志以及REVERB环保音乐组织组成联盟,为上述几个国家提供清洁水源。

  据世界银行数据,肯尼亚人口已经超过4300万人,同时,肯尼亚既是全球最贫穷也是最为干旱的国家,该国仅有很小一片区域适合发展农业生产。截至目前,该联盟已经安装了2300多个家用净水器,在农村修造储水洞穴,在城市建设供水管渠。

  此外,肯尼亚保有的自然水资源也不足以提供充足供应,民众每天不得不花大量时间寻找必需用水,此外,他们还面临着感染病菌的大问题,因为不管是来自水塘还是水泵的供水都可能已经被污染。

  而在另一个非洲国家加纳,清洁水源问题同样也困扰着该国2500万居民。加纳全国只有13%的人口能够得到足够清洁设施提供的干净用水,该国80%以上的疾病都是由于不卫生水源以及缺乏卫生洁具造成的。

  美洲国家洪都拉斯的人口也陷在水危机当中。1998年加勒比地区第三大飓风米奇在洪都拉斯造成了严重的灾害,此后超过75%的人口都无法获得安全的饮用水。由于贫困,该国的重建工作进展缓慢,致使大量居民不得不依赖被污染的水源。

  该联盟建议,用燃烧木柴来煮沸饮用水从而消毒的做法应该逐渐取消,这样能减少温室气体排放,对气候变化也有助益。而那些获得净水设备的居民不仅减少了因水污染而患病的机率,而且因为不用购买木柴以加热饮用水,从而节省了成本,可以将更多的资金投入教育或者经济活动。

  科学家指出,他们在非洲最干燥地区发现大量地下水资源,将来这或许能缓解因气候变化造成的缺水影响。英国地质调查局和英国伦敦大学学院研究人员首次将非洲大陆的地下含水层绘制成图,还计算出这些地下水的总量。

  这些科学家在论文中说:“利比亚、阿尔及利亚、埃及和苏丹等北非国家大面积沉积含水层所含地下水体积最大。”他们估计,遍布非洲的地下水储量是现在已知地表水储量的100倍,有66万立方千米。

  这些研究人员在《环境研究快报》上撰文说:“虽然这块大陆上的地下水储量很高,但要注意,并不是所有地下水都可以使用。”他们指出,用手泵小量抽水会比大面积钻井计划好得多,因为后者会很快耗尽这些有限的地下水储量,还将造成其他无法预料的后果。

  科学家预测,随着这块大陆人口的增加,对水的需求也会剧增。虽然地下水不是解决非洲水资源短缺的灵丹妙药,却能在一个应对这个问题的策略中发挥重要作用。即使现在,有人估计非洲约有3亿多人用不上安全的饮用水,只有5%的耕地能浇上水。

  地下水问题专家、救援组织“全球水伙伴”高级顾问斯蒂芬·福斯特博士说:“有人认为,只要在地上钻一些大孔,然后就能看到遍地生机盎然的稻田了,但问题并不是这么简单。有些地方,无论从经济还是技术可行性上来说,钻井是可以的。但我要问的是,是不是所有地方都适合这样干。这需要详细评估。”他说:“因为成本和物流问题等因素,有些计划根本无法进行下去。在尼日利亚北部,地下水灌溉计划失败了,因为持续增加的燃料成本和分配困难等问题。燃料成本是钻井成本的主要部分。”

  这些研究人员表示,有些最大的含水层在非洲最干燥地区,例如撒哈拉沙漠内部和周边地区等,但它们很深,在地下100到250米的位置。该研究负责人、英国地质调查局的艾伦·麦克唐纳博士说:“水位深度超过50米,就很难用手泵抽取。如果地下水深度超过100米,钻孔所需成本就会日益增加,因为需要更加复杂的钻孔设备。”

  钻孔产水量是另一个关键问题。一个小型社区的手泵需要一个流量在每秒0.1到0.3公升的钻孔,但对大规模灌溉来说,就需要一个流量大许多的钻孔,约在每秒50公升。

  设在刚果民主共和国首都金沙萨的英国国际发展局的水源、卫生设施与卫生专家菲比·怀特表示,刚果每个手泵所需成本约为1.3万美元,但在有些地区,由于含水层太深,必须使用其他水泵。他说,在刚果地区,钻一个很深的井孔所需费用高达约13万美元,而且钻井的可用性和基础设施也会增加费用。

  这些研究人员说,他们之所以根据政府现有的地质图和数百个含水层研究绘制出这些图,目的是倡导专家对水安全和水压力作出更为实际的评估。

  英国智囊团“海外发展研究所”的罗杰·克洛维表示,非洲大部分地区的水资源短缺并非源自短缺。这个机构发起许多科研计划,其中就包括这项对非洲干燥地区展开的水资源研究。他说:“我们从研究中得知,这些浅层储存着更多地下水,但可用的含水层比我们想象的要少。非洲约有60%的人依然生活在农村地区,而且其中有80%的地区依靠地下水系统。非洲各地三分之一的手泵已停止工作,因为跟不上维修。”

  援助机构对这项研究采取了“谨慎欢迎”的态度。总部设在肯尼亚首都内罗毕的联合国环境规划署发言人尼克·纳托尔指出:“非洲地区有大量地下水的发现对这个大陆来说是个非常好的消息,但研究也证实了近期很难使用这些水源。如果管理跟不上,很可能造成一些意想不到的后果。例如,在墨西哥城过度抽取地下水,就会逐渐破坏建筑物的基础。”他说:“改善供水系统的重要方向应该放在更好地收集和存储上。事实上,非洲有非常多的水源可以利用,但很少被收集起来。”

  联合国环境规划署和世界农林业中心联手开展的一项研究显示,在非洲,由降雨带来的水源足以满足90亿人的用水需求。纳托尔对路透社说:“埃塞俄比亚只有五分之一人口用上了民用给水,据估计有46%的人口遭受饥饿之苦。而雨水收集可满足5.2亿多人的用水需求。”