Минимальная технология для опреснения воды в сельском хозяйстве

Я пытаюсь придумать реалистичную обстановку, которая сильно зависит от опреснения морской воды для сельского хозяйства в пустыне. В частности, я пытаюсь выяснить, на каком именно этапе дерева технологий это можно сделать.

Практический способ опреснения воды в сельскохозяйственных масштабах — эта часть имеет решающее значение — обратный осмос. https://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_osmosis#History говорит:

Исследователи как из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, так и из Университета Флориды успешно производили пресную воду из морской воды в середине 1950-х годов, но поток был слишком мал, чтобы быть коммерчески выгодным[4], пока открытие в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе Сидней Лоэб и Шриниваса Сурираджан [5] из Национального исследовательского совета Канады, Оттава, о методах изготовления асимметричных мембран, характеризующихся эффективно тонким «поверхностным» слоем, поддерживаемым поверх высокопористой и гораздо более толстой области субстрата мембраны... В 1977 г. Кейп-Корал, штат Флорида, стал первым муниципалитетом в Соединенных Штатах, который широко использовал процесс обратного осмоса с начальной рабочей мощностью 11,35 миллиона литров (3 миллиона галлонов США) в день.

Таким образом, в конце 1970-х в нашем мире началось опреснение воды в сельскохозяйственных масштабах. Но насколько раньше это могло произойти? (Опять же, я говорю о реалистичной обстановке, в остальном похожей на наш собственный мир, без магии или рукопашного боя.)

Ясно, что это должно произойти после промышленной революции; даже если мы представим средневекового алхимика, каким-то образом наткнувшегося на соответствующие методы в лаборатории, вам нужно промышленное массовое производство, чтобы сделать его применимым к сельскому хозяйству, которое измеряет воду в акрах-футах.

Но приведенное выше описание звучит как счастливое открытие или достаточно большой бюджет на исследования и разработки, которые могли привести к созданию соответствующих технологий в 1950 году.

А 1925 год? 1900? 1875? Оказывается, многие вещи были изобретены как можно раньше из-за необходимости таких вещей, как высокоточные производственные технологии (велосипеды, реактивные двигатели, компьютеры). А есть и другие вещи, которые, кажется, действительно могли бы быть изобретены раньше, если бы о них подумали (стремена, эффективные плуги, бумага, китайские тачки). К какой категории относится опреснение обратным осмосом? Какие предварительные технологии должны быть на месте, прежде чем это станет возможным?

Вы говорите: «Практический способ опреснения воды в сельскохозяйственных масштабах — эта часть имеет решающее значение — это обратный осмос». Это может быть практичным способом в настоящее время, но является ли он единственным возможным способом, который был бы практичным в любой ситуации?
есть еще один практичный способ, для него нужны только стекло и трубы. bbc.com/future/article/… В качестве дополнительного преимущества вы получаете товарную соль.
Расходы имеют значение или нет? Разве обратный осмос не используется в основном из-за дороговизны дистилляции?
@RobbieGoodwin Да, затраты имеют огромное значение, и именно по этой причине в дело вступает обратный осмос.

Ответы (4)

Вы говорите: «Практический способ опреснения воды в сельскохозяйственных масштабах — эта часть имеет решающее значение — это обратный осмос». Это может быть практичным способом в настоящее время, но является ли он единственным возможным способом, который был бы практичным в любой ситуации?

Любое общество, имеющее достаточное количество доступной и достаточно дешевой энергии, может использовать эту энергию для превращения соленой воды в водяной пар, который можно сконденсировать в более пресную воду, и этот процесс можно повторить несколько раз, если необходимо сделать воду достаточно свежей.

Производство соли - одна из старейших химических отраслей промышленности.[81] Основным источником соли является морская вода, соленость которой составляет примерно 3,5%. Это означает, что на килограмм (2,2 фунта) воды приходится около 35 граммов (1,2 унции) растворенных солей, преимущественно ионов натрия (Na+) и хлорида (Cl-).[82] Мировой океан является практически неисчерпаемым источником соли, и такое обилие запасов означает, что запасы не подсчитаны.[76] Испарение морской воды является предпочтительным методом производства в морских странах с высоким уровнем испарения и низким уровнем осадков. Соляные пруды-испарители заполняются из океана, и по мере высыхания воды можно собирать кристаллы соли. Иногда эти пруды имеют яркие цвета, так как некоторые виды водорослей и других микроорганизмов процветают в условиях высокой солености.[83]

https://en.wikipedia.org/wiki/Соль#Производство[1]

Поэтому они открывают ворота и затапливают соляные пруды-испарители во время прилива, закрывают ворота после того, как пруды наполняются, и ждут, пока солнце испарит морскую воду, оставив соль в прудах.

Предположим, что над соляным прудом-испарителем была построена конструкция тепличного типа, чтобы помочь нагреть воздух внутри над прудом, ускорить испарение и удержать испаряющийся водяной пар. может быть своего рода дымоход, ведущий из теплицы к горизонтальной трубе или воздуховоду для отвода водяного пара. В горизонтальной трубе или воздуховоде может быть много прозрачных панелей, пропускающих солнечный свет, чтобы водяной пар оставался горячим.

Водяной пар из оригинальной прудовой теплицы, вероятно, мог перемещаться на значительное расстояние вглубь суши и, возможно, вверх по холму в течение дня, когда он нагревается солнцем. А после захода солнца водяной пар в трубе или воздуховоде быстро остывает и конденсируется, и труба или воздуховод может вести к другому пруду и оранжерее, где за ночь будет собираться вода.

А когда на следующий день взойдет солнце, оно нагреет второй пруд и теплицу, и вода начнет испаряться, а водяной пар попадет в другую трубу или воздуховод, ведущий дальше вглубь суши к третьему пруду и теплице.

Таким образом, соленую воду можно было несколько раз испарять и сгущать, пока она не становилась достаточно чистой, и транспортировать вглубь суши для использования для орошения.

Я отмечаю, что большинство сельскохозяйственных культур являются довольно маленькими растениями по сравнению с деревьями и, следовательно, предположительно имеют сравнительно маленькую корневую систему по сравнению с деревьями. Таким образом, их корни могут уходить под землю всего на несколько футов.

Поэтому я бы предложил уложить что-то вроде водонепроницаемого пола, а поверх него положить несколько футов почвы, и посадить на эти грядки сельскохозяйственные культуры, и построить теплицы над этими грядками, чтобы удерживать и повторно использовать воду и уменьшать потребность в воде. как можно больше воды.

И мне кажется, что в шахтерском городке 19 века в пустыне у моря, где еду и воду приходилось доставлять на большие расстояния за большие деньги, кто-то мог подумать и создать такой проект по обеспечению водой и едой для шахтерский городок в альтернативной вселенной.

Из статьи: «Эти процессы приводят к углеродным следам, что приводит к истощению озонового слоя…» Хмммм, я почти уверен, что это неправда, так что вы можете отнестись к остальной части этой статьи с недоверием к этому процессу. оставляет позади. Впрочем, для художественной литературы этого вполне достаточно. :)

Все, что вам нужно, это подходящая мембрана; вам не нужно делать это самостоятельно. Предположим, что есть животное, у которого в кишечнике есть такая мембрана — оно использует ее для опреснения воды. Выращивайте достаточное количество этих существ, собирайте их кишки, и вы сможете создать свою собственную опреснительную установку сельскохозяйственного масштаба.

Вам просто нужно хорошо обращаться с этими мембранами и продолжать выращивать морских овец или что-то в этом роде.

Однако для проталкивания соленой воды через мембрану требуется много энергии и насосы высокого давления.
Это можно сделать при относительно низком давлении, которое было бы достижимо в древнем обществе - менее 3 бар - не идеально эффективно, но возможно.

Дистилляция

Метеорология Аристотеля

Соленая вода, превращаясь в пар, становится сладкой, а пар не образует соленой воды, когда снова конденсируется. Это я знаю по опыту. То же верно и для любого подобного случая: вино и все жидкости, которые испаряются и конденсируются обратно в жидкое состояние, становятся водой. Все они представляют собой воду, модифицированную определенной примесью, природа которой определяет их вкус. Но этот предмет следует рассмотреть в другом, более подходящем случае.

Применение дистилляции для производства алкоголя не будет развиваться в течение некоторого времени, но Аристотель понял, что можно получать сладкую воду из различных веществ, содержащих воду, путем ее кипячения. Дистилляция требует энергии.

Если бы у вас было достаточно геотермальной энергии, это было бы выполнимо. Или много угля или нефти для сжигания. Вы могли бы сделать солнечный концентратор; возможно, можно было бы использовать аппарат Архимеда «Луч смерти».

Чтобы заполнить канал водой, полученной путем дистилляции, потребуется много энергии. Но каналы расточительны, если вода драгоценна. Если бы я занимался сельским хозяйством, используя дистиллированную воду, я бы позаботился о сохранении воды, чтобы она не испарялась и не попадала в землю. Если бы это было в 300 г. до н.э., я бы выращивал свои растения в выброшенных винных и масляных глиняных амфорах. Их было много в древнем мире, и сломанные тоже подойдут - засыпьте землей, закопайте и выращивайте растения внутри, поливая вручную.

Все, что вам нужно, это несколько пластиковых бутылок, соломинка, клей и веревка.введите описание изображения здесь