Jak działa oczyszczacz wody do procy

Dla wielu osób wypicie wody w najgorętsze dni nie jest tak łatwe, jak napełnienie szklanki z kranu. Zamiast tego idą mile do najbliższej studni. Albo płacą dużą część swoich dochodów – więcej niż płaci przeciętny człowiek w rozwiniętym kraju – za posiadanie ciężarówki do dystrybucji w wodzie, która może nawet nie być czysta. Około jedna na sześć osób w 2005 r. nie miała dostępu do czystej wody [źródło: Organizacja Narodów Zjednoczonych ]. Ale nikt nie może żyć bez wody, więc często ludzie bez dostępu do czystej wody piją wodę wzbogaconą chemikaliami lub zasiedloną przez organizmy chorobotwórcze, które mogą zabić dzieci i skrócić życie dorosłych.

Mając to na uwadze, łatwo zrozumieć, dlaczego Światowa Organizacja Zdrowia umieściła dostęp do bezpiecznej wody pitnej na swojej liście Milenijnych Celów Rozwoju, czyli celów do zrealizowania do 2015 r. [źródło: WHO ]. Ale czy można to zrobić? Każda grupa ludzi cierpiących na stres wodny potrzebuje niedrogiej metody, która pasuje do lokalnych warunków i stylu życia. Tabletki chloru i gliniane garnki, filtry do wrzenia i tkaniny, beczki do opalania i beczki na deszcz oraz słomki wyposażone w filtry, które można nosić na naszyjniku, zostały wypróbowane, ale niektórym nadal brakuje metody, która by na nich działała [źródła: EPA , IDE , EAWAG , Vestergaard ].

Pewien znany inżynier ma produkt do dodania do mieszanki. Oto wskazówka: jeździ na segwayu. Dean Kamen, który wynalazł Segway i kilka przełomowych urządzeń medycznych, poświęcił dekadę pracy na oczyszczacz wody, który nazywa „Procą”. Nazwa jest nawiązaniem do historii Dawida i Goliata – dla Kamena choroba przenoszona przez wodę to problem Goliata, a technologia to proca [źródło: Richardson ]. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak działa oczyszczacz.

Zawartość

1. Oczyszczanie procy
2. Generator Stirlinga
3. Koszt procy
4. Plany dla procy

Z zewnątrz oczyszczacz wody wygląda jak czarna skrzynka. Jest wielkości lodówki w akademiku. Wewnątrz znajduje się system oczyszczania wody, który jest dość stary i powszechny. Firmy farmaceutyczne stosują tę samą metodę do oczyszczania wody do użytku w lekach [źródło: MECO ]. Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych zastosowała tę metodę do odsalania wody pitnej [źródło: MECO ].

Jednak wersje firm farmaceutycznych i łodzi podwodnych nie są praktyczne dla krajów rozwijających się. Są za duże, by się przemieszczać i potrzebują dyżurnych techników. Proca jest prostsza i bardziej przenośna.

Wszystkie te oczyszczacze działają na zasadzie destylacji z kompresją pary . Kamen spisał kiedyś częściową listę tego, co ten proces może oczyścić: ocean; woda z dodatkiem arsenu, trucizny, metali ciężkich, wirusów i bakterii; płyn na składowisku odpadów chemicznych; lub zawartość latryny [źródło: Comedy Partners ]. Co ciekawe, wystarczy gotować i ponownie skraplać wodę w ściśle określonych temperaturach. Zobaczmy, jak to działa.

Czarna skrzynka Kamena najpierw łączy się ze źródłem energii elektrycznej. Następnie podłączasz go do źródła wody, upuszczając wąż w wodzie. Brudna woda zostaje zassana do systemu, gdzie podgrzewa się do punktu wrzenia (212 stopni Fahrenheita lub 100 stopni Celsjusza). Następnie wchodzi do parownika, gdzie jest trochę bardziej podgrzewany i wrze [źródło: Pacella ]. Już teraz niektóre zanieczyszczenia są tracone. Wszystko, co wrze w temperaturze wyższej niż 100 stopni C – kamienie, brud, sól – pozostaje w parowniku i jest odprowadzane. Bakterie, wirusy, jaja i zarodniki są uderzane dwukrotnie: nie unoszą się wraz z parą w parowniku i są pasteryzowane przez ciepło w oczyszczaczu.

Para unosi się z parownika do kompresora. Sprężarka nieco ściska parę, podnosząc jej temperaturę nieco powyżej 212 stopni F. Para przepływa do zewnętrznej komory, której ściany mają około 212 stopni F, tworząc kolejny etap filtrowania [źródło: Pacella ]. Wszelkie zanieczyszczenia, które wrze w temperaturze niższej niż 212 stopni F, takie jak benzen, pozostają gazem i są usuwane. Na ścianach skrapla się tylko czysta woda.

Czysta woda kapie do ostatniej komory, gotowa do wylania. Ale jest problem: woda jest wciąż gorąca. Ponieważ gorąca woda byłaby okropna w upalny dzień, maszyna chłodzi ją sprytną metodą. Przepływa obok siebie wchodzące i wychodzące strumienie wody, dzięki czemu brudna woda nagrzewa się do 212 stopni F, a wypływająca woda schładza się do temperatury zewnętrznej. Ta sztuczka z recyklingiem ciepła nazywa się przeciwprądowym wymiennikiem ciepła .

Chociaż proca jest potężnym oczyszczaczem, jest pewien haczyk. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, co to jest.

Proca nie usuwa zanieczyszczeń – od sprawców cholery po dur brzuszny – z wody za darmo. Potrzebuje prądu. Nie jest to jednak dużo energii elektrycznej - około 1 kilowata, co jest zwykłym wymogiem ekspresu do kawy.

Ale elektryczność może być trudno znaleźć w miejscach, które potrzebują czystej wody. W miastach z siecią elektryczną oczyszczacz można podłączyć do gniazdka ściennego. Jeśli nie ma sieci elektrycznej, oczyszczacz można podłączyć do generatora diesla, który jest używany w wielu szpitalach poza siecią do zasilania sprzętu. Ale na odległej pustyni lub buszu, gdzie olej napędowy jest niepraktyczny, Kamen może zaproponować swój silnik Stirlinga.

Silniki Stirlinga potrzebują do pracy jedynie źródła ciepła i zimna. Ciepło i zimno rozszerzają się i sprężają gaz, aby tłoki pompowały. Możesz zobaczyć, jak działają w artykule Jak działają silniki Stirlinga . Projekty wymagające ciepła, jak to robi Kamena, mogą spalić prawie wszystko, od nafty po metan z rozkładającego się krowiego łajna. Jako źródło zimna mogą wykorzystywać powietrze. Tak więc materiały do ​​napędzania tych silników Stirlinga można znaleźć prawie wszędzie.

Stirling Kamena to coś więcej niż silnik — to także generator. (Silniki przekształcają paliwo w ruch, a generatory przekształcają ruch w energię elektryczną.) Dodatkowa część umożliwia silnikowi Stirlinga Kamena wytwarzanie energii elektrycznej. Kiedy tłoki silnika pompują, obracają wirnik magnetyczny. Wirnik obraca się wewnątrz metalowej cewki, która wytwarza prąd [źródło: Van Arsdell ].

Podczas pracy na generatorze Stirlinga proca podłącza się do niego za pomocą kabla zasilającego [źródło: Kamen ]. Jedna z wersji Kamen's Stirling produkuje 1 kilowat - wystarczającą do uruchomienia oczyszczacza wody [źródło: Kamen ].

Ale te dwa urządzenia mogą pasować do siebie jeszcze bardziej harmonijnie. Zdarza się, że generator wytwarza dużo dodatkowego ciepła podczas spalania paliwa – do 85 procent nie jest zużywane. Ale kiedy generator i oczyszczacz są połączone rurką, do oczyszczacza może wdmuchiwać gorące powietrze. Tam może pracować, podgrzewając dopływającą wodę i otaczając oczyszczacz jak płaszczem, zatrzymując ciepło w środku [źródło: Kamen ]. Z pomocą generatora oczyszczacz może być jeszcze wydajniejszy.

Silniki Stirlinga są trudne do wykonania, ponieważ niektóre koncepcje są trudne do wykonania, a ich masowa produkcja w przystępnej cenie jest trudna. Ale niektóre firmy wprowadzają na rynek silniki Stirlinga, a DEKA (korporacja badawczo-rozwojowa założona przez Kamena) ma nadzieję, że jej konstrukcja jeszcze to ułatwi [źródło: WhisperGen ].

Teraz, gdy wiemy, czym jest proca i w jaki sposób można ją zasilać, przyjrzyjmy się, dlaczego może być atrakcyjna dla wioski potrzebującej czystej wody.

Załóżmy, że mieszkasz w 100-osobowej wiosce. W pobliżu przepływa potok. Niestety wychodki twoje i sąsiadów pustoszą do niego. Ilekroć potrzebujesz wody pitnej, musisz iść sześć mil (10 kilometrów) do studni i dźwigać mały zapas wody do domu w dzbankach lub pić wodę ze strumienia i zaryzykować. W jaki sposób Proca pomoże Tobie i Twojej społeczności?

W ciągu jednego dnia przepuszczania strumienia wody przez procę, byłbyś w stanie wytworzyć 264,2 galonów (1000 litrów) czystej wody [źródło: Schonfeld ]. Ponieważ każdy mieszkaniec wioski zużywa około 5,3 galonów (20 litrów) wody dziennie do picia, gotowania i kąpieli, co jest typowe w rozwijającej się wiosce, jedna proca może zapewnić wystarczającą ilość wody, aby zaspokoić potrzeby połowy wioski [źródło: United Narody ]. Brzmi świetnie – ale czy wieś może sobie na to pozwolić?

Zakładając, że społeczność ma energię elektryczną do obsługi procy, potrzeba od 1000 do 2000 dolarów, aby ją kupić [źródło: Schonfeld ]. Każdy wieśniak może odłożyć od 10 do 20 dolarów, ale w wielu miejscach to więcej niż tygodniowa pensja [źródło: Organizacja Narodów Zjednoczonych ]. Bardziej realistycznie rzecz biorąc, niektórzy członkowie społeczności mogą dostać pożyczkę, kupić procę, a następnie sprzedać czystą wodę reszcie wioski po przystępnej cenie (na przykład trzy centy za galon lub jeden cent za litr), dopóki maszyna nie zostanie opłacona [źródło: Schönfeld ].

OK, więc wiesz, ile to będzie kosztować finansowo, ale co jeszcze należy wziąć pod uwagę? Jakie są zalety i wady korzystania z procy?

Jedną z udogodnień systemu Slingshot jest to, że wioska nie potrzebuje eksperta do obsługi oczyszczacza. Instrukcje są bardzo proste — wkładasz wąż do brudnej wody i naciskasz przycisk. Ta prostota sprawia, że ​​system jest bezpieczny w obsłudze i nie ma miejsca na błędy ludzkie lub wpadki. Dodatkowym plusem jest to, że woda nie powinna mieć chemicznego posmaku dzięki procesowi destylacji.

Chociaż obsługa systemu wymaga prostego naciśnięcia przycisku, nadal będziesz musiał dostarczyć wodę do oczyszczacza. Zazwyczaj oznacza to przeniesienie brudnej wody do oczyszczacza lub umieszczenie oczyszczacza w pobliżu źródła brudnej wody. Oczyszczacz jest zbyt ciężki, by mogła go unieść jedna osoba, więc przenoszenie go wymagałoby trochę męskiej (lub kobiecej) mocy. I wreszcie ruchome części maszyny mogą w końcu się zepsuć i wymagać serwisowania lub wymiany, co będzie kosztować pieniądze.

Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, co jest na horyzoncie dla procy.

Firma Kamena przetestowała procę w Hondurasie. Według jednej relacji wyniki były doskonałe [źródło: Richardson ]. Następnym krokiem jest produkcja. DEKA Research and Development poszukuje podmiotu finansującego i producenta, który pomoże jej w produkcji Procy. Według jednego z raportów Kamen zwrócił się do kilku dużych firm i prywatnych fundacji o finansowanie, bez powodzenia [źródło: Richardson ].

Firma ponownie zastanawia się, jak sprzedawać procy, w jednym scenariuszu, najpierw sprzedając je przemysłowi do komercyjnej destylacji, aby wprowadzić je do produkcji. Kamen wspomniał również o bodegach w Meksyku, wyobrażając sobie regiony, w których można podłączyć oczyszczacz do gniazdka ściennego, ale potrzebują niedrogiego sposobu na wytwarzanie i dystrybucję czystej wody [źródło: Richardson ]. Jednak główny cel pozostaje – dostarczyć procę każdemu, kto potrzebuje bezpiecznej wody pitnej.

Myślenie o tym celu przywodzi na myśl wystawę, która niedawno odbyła się w National Design Museum. Wystawa zatytułowana „Design dla pozostałych 90 procent” porusza temat projektowania dla biednych populacji [źródło: Smithsonian ]. Martin Fisher, inżynier mechanik, który przez ponad 17 lat pracował nad projektami rozwojowymi w Kenii, napisał esej opisujący jego zasady projektowania dla ubogich. Oto kilka pierwszych. Czy proca je spełnia?

Fisher dodaje, że jeśli urządzenie nie przyniesie komuś natychmiastowego zysku, ale zaoszczędzi pieniądze, nie powinno sprzedawać się na lokalnym targu za cenę wyższą niż kurczak. Kurczak, taki jak to urządzenie, jest niedrogim, okazjonalnym luksusem dla biednych rodzin. Ale jeśli urządzenie będzie kosztować więcej, kupi je tylko klasa średnia, a ta grupa ma już pieniądze na swoje podstawowe potrzeby [źródło: Fisher].

Chociaż zasady Fishera są rozsądne w przypadku wielu projektów produktów opracowanych dla biedniejszych populacji – LifeStraw z pewnością spełnia niektóre z tych kryteriów – nie wydają się one mieć zastosowania do Procy, ponieważ jest to system, który zapewni dużą populację, a nie indywidualny. I chociaż łatwo zgodzić się ze stwierdzeniem Fishera, że ​​biedni ludzie muszą zarabiać pieniądze, jest jedno zastrzeżenie do rozważenia; czy to naprawdę ich „górna” potrzeba? Prawdopodobnie wielu twierdzi, że dostęp do czystej wody pitnej wymaga najwyższych opłat.

Powiązane artykuły