Все это – воздух: как из смеси газов получили воду, еду и одежду
Воздух таит в себе бездну удивительных открытий. Из обыкновенной смеси газов можно получать энергию, создавать инновационные материалы, добывать воду и еду. Как с помощью воздуха вскипятить чайник, стать бесшумным и не замерзнуть? Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.
Клубника из воздуха
Блогер-ботаник Михаил Журавлев выращивает клубнику из воздуха. Такой процесс называется аэропоника. Никакой земли, минимум удобрений, а урожай сладких ягод можно собирать круглый год. При этом разбить огород можно хоть на балконе, хоть на подоконнике или даже в гараже.
"Главное, чтобы растению была доступна вода, воздух, тепло и свет. Мы помещаем корни в воздух и лишь орошаем водяным туманом, содержащим все необходимые вещества. Такие методы более продуктивны, чем выращивание на почве, и дают больший контроль над качеством урожая, скоростью роста и даже обилием цветения", – объяснил Журавлев.
Как делают воздушное масло
Воздух может стать и частью завтрака. Американские ученые предлагают делать из смеси газов сливочное масло. Продукт этот продолжает дорожать – в России его цена только за последний год выросла на четверть. Дефицит недорогого молочного продукта может восполнить "воздушное" масло.
"Потрясающе! Масло из воздуха по вкусу почти ничем не отличается от обычного", – говорит на видео Джеймс Смит.
Никакого надувательства. Сам Билл Гейтс продегустировал воздушную новинку от калифорнийских биотехнологов. В масле никаких животных жиров – только углекислый газ, водород и кислород.
"Для начала мы забираем углекислый газ из воздуха и водород из воды. Далее эти газы нагреваются до 300 градусов и выдерживают давление в 15 мегапаскаль – это все равно, что поставить на одну небольшую точку 30 слонов. Таким образом газ переходит в жидкое состояние. В смесь добавляем глицерин, чтобы запустить процесс окисления и формирования молекул жира. Немного воды, красителя – и масло из воздуха готово", – поделилась подробностями главный технолог компании – производителя масла из воздуха Кэтлин Александер.
15 литров питьевой воды можно добыть в день из воздуха
Если такое масло решат сделать в Индии или Эфиопии, могут возникнуть проблемы с поставкой одного из ингредиентов – воды. По данным ООН, около 40% населения Земли сегодня страдают от дефицита живительной влаги. И здесь тоже поможет воздух.
Больше никаких походов к уличным автоматам с водой и упражнений с ношением тяжелых пятилитровок. Американские ученые разработали аппарат, похожий на кофемашину, который сам подаст вам стакан воды. Он добудет ее из окружающего воздуха всего за пару минут.
"Аппарат работает как осушитель воздуха. Встроенный вентилятор всасывает влажный воздух и прогоняет его через два теплообменника. Получается эффект конденсата – влага оседает на внутренних стенках. Прибор прогоняет ее через шестиступенчатую систему фильтрации, которая использует слои хлопка, угля и других волокон. В финале вода обеззараживается ультрафиолетом", – рассказал блогер Питер Салиб.
Аппарат способен собирать около 15 литров чистой питьевой воды в день. Достаточно для большой семьи, еще и домашним питомцам хватит.
Как добыть электричество из воздуха
Воздух называют газообразным золотом XXI века – он стал ценным ресурсом для промышленности, медицины и современных технологий. Например, турецкие инженеры уверяют, что добыть электричество тоже можно прямо из воздуха. Для этого они сконструировали гигантскую самокрутку.
Вдоль самых оживленных трасс Стамбула можно встретить ветряные генераторы. Они вращаются за счет потоков ветра от проезжающего транспорта. Один автомобиль при скорости в 80 километров в час создает поток воздуха больше 20 метров в секунду – это настоящий шторм.
"Лопасти расположены вертикально – так захватывается больше воздуха. Турбина подключена к генератору, и произведенная энергия может поступать сразу в сеть или храниться в аккумуляторах. Турбины будут вырабатывать до одного киловатта энергии в час. Этого хватит, например, для освещения и работы электроприборов в двух частных домах", – пояснил изобретатель системы получения электричества из воздуха Керем Девевичи.
Кроссовки из аэрогеля
Эту обувь точно оценят ваши соседи снизу, ведь кроссовки полностью бесшумные. Блогер из Америки сделал их из аэрогеля. Этот легкий материал на 99% состоит из воздуха. Он – сплошная дырка от бублика: сверхтонкие твердые стенки толщиной всего в несколько нанометров складываются в лабиринт из пор. Благодаря такой структуре аэрогель поглощает звуковые волны и удерживает их.
"В мире существуют десятки различных видов аэрогелей. Я использовал эирлой. Он выдерживает вес, в 20 тысяч раз превышающий собственный. Я сделал подошву из нескольких слоев – аэрогель, пена и снова аэрогель. Сверху закрепил плотные резиновые бахилы. Уровень шума при ходьбе оказался около 40 децибел, то есть звук кроссовок тонет в звуках обычной комнаты", – рассказал блогер, создатель кроссовок из аэрогеля Джек Лейзер.
Как одеяло из воздуха сэкономит бюджет
Из аэрогеля можно сделать не только одежду и обувь. Воздушным материалом можно укутывать трубы отопления. По статистике, по пути от котельных до квартир теряется четверть тепла. Как правило, из-за протечек и слабой изоляции коммуникаций. А платит за это потребитель – замороженным носом и длинным рублем. Не разориться на коммунальных платежах поможет одеяло из воздуха.
"Это у нас аэрогелевый термочехол, который мы используем на промышленных предприятиях. Аэрогель обладает отличными свойствами для этого. У него высокий срок эксплуатации, низкий коэффициент теплопроводности и отличная гидрофобность, что позволяет использовать его больше 50 лет", – уточнил инженер-исследователь молодежной научно-исследовательской лаборатории "Умные наноматериалы для повышения энергоэффективности" КГЭУ Тимербулат Абдуллин.
А еще воздушный материал не воспламеняется, не выделяет токсичных веществ и не изнашивается со временем. Настоящая находка для коммунальщиков. Экспериментальные аэрогельные чехлы с воздушным чудо-материалом шьют прямо в лаборатории Казанского энергетического университета. Тут же заботливо укутывают краны, чтобы проверить надежность креплений. Затраты на утепление труб такими необычными одеялами должны окупиться уже через полтора года.
"Сам изоляционный материал на основе аэрогеля имеет достаточно широкий диапазон температурного применения: от минус 200 градусов Цельсия до 1000. Сам материал может использоваться для изоляции в трубопроводах в сетях теплоснабжения, и в том числе для изоляции паропроводов", – подчеркнула младший научный сотрудник лаборатории, доцент кафедры "Промышленная энергетика и системы теплоснабжения" КГЭУ Эльвира Базукова.
Воздух может защитить глаза от излучения гаджетов
Воздух способен еще и защитить наши глаза. Мерцающий экран и синее излучение смартфонов – это настоящие убийцы зрения. Минздрав России предупреждает: электронные гаджеты приводят к росту глазных заболеваний. Спасти ситуацию взялись химики МГУ.
"Вот так выглядит однопроцентная суспензия питерских наноалмазов – это что-то совершенно непрезентабельное", – обратил внимание научный сотрудник Института физиологически активных веществ Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии (ИФАВ РАН) Сергей Лермонтов.
В бутылке целый кладезь алмазов, но можно даже не пытаться их разглядеть: размер драгоценных минералов – всего несколько нанометров, это меньше миллиметра в миллион раз. Но перспективы применения наноалмазов огромны – от создания безопасных дисплеев для глаз до доставки лекарств в живые организмы. Правда, изучить до конца эти кристаллы никак не получалось – они все время слипаются. Ученым химического факультета МГУ удалось разлучить наноалмазы с помощью воздушного аэрогеля.
"Особенностью аэрогеля является то, что эта сетка получается прямо в процессе синтеза – она такая, немножечко живая как бы. Шарик на шарик нанизываются, вернее, прилипают друг к другу, и бежит вот такая ниша. Где-то она пересекается с другими, образуя каркас. Потом она вдруг натыкается на инородное тело, в нашем случае это наноалмаз. Ей все равно, она не останавливается, она просто бежит в сторону и оплетает. Но при этом эта решетка типа того, что в зоопарке, лев в клетке", – рассказал Лермонтов.
Теперь с прирученной наночастицей можно проводить любые эксперименты. А воздушную клетку создают прямо в лаборатории. На это уходит целая неделя.
"Это самый обычный баллон с углекислым газом, который поступает в насос с охлаждением. После этого углекислый газ поступает в реактор. Туда кладется образец. И жидкий СО2 начинает течь по трубам, протекая через образец и вымывая из него в данном случае изопропанол. Мы повышаем температуру в реакторе до той, которая выше, чем критическая температура СО2. Это всего-навсего 31 градус", – пояснил ученый.
Далее субстанция попадает под давление в 150 атмосфер – и аэрогель готов. Образец посередине содержит один процент наноалмазов, а крайний справа – четыре. В будущем из этих материалов и будут изготавливать безопасные экраны для электроники.
Кто знает, возможно, уже в ближайшем будущем человечество будет обогреваться, питаться, одеваться и заряжать электроприборы одним только воздухом.
О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.