Čeští vědci dokáží přeměnit poušť v zelenou krajinu, vodu vyrobí ze vzduchu

Zařízení zvané Solar Air Water Earth Resource (S.A.W.E.R) je unikátní česká technologie, která umí vyrobit vodu ze vzduchu, a to i při nízké vlhkosti – tedy například i uprostřed pouště. Verze, která byla představena v českém pavilonu na EXPO, dokáže vytvořit více než tisíc litrů vody denně.

„Jde o inovaci, která bez nadsázky může pomoci lidem z celého světa. Tento neobyčejný mezinárodní úspěch kolegům nesmírně přeji a děkuji jim za šíření dobrého jména Českého vysokého učení technického, jmenovitě pak docentu Tomáši Matuškovi,“ okomentoval úspěch svých kolegů rektor ČVUT v Praze Vojtěch Petráček. Systém byl poprvé představen v roce 2017 a díky týmu Univerzitního centra energeticky efektivních budov ČVUT se z něj v následujících letech stala skutečná a funkční technologie.

Dvoustupňový systém

V praxi by na přeměnu vyprahlé a neúrodné pouště v zelenou přírodu bylo zapotřebí velké množství vody. Kde ho ale uprostřed nehostinné krajiny vzít? Ze vzduchu, pomocí Slunce. Vzduch totiž i v poušti obsahuje vodní páru. Ale tamní klimatické podmínky neumožňují snadné získávání vody použitím běžného chladiče, na němž vodní pára při nízké teplotě zkondenzuje. To lze dělat v klimatických podmínkách Evropy, ale nikoli v neúrodné oblasti trpící nedostatkem vody.

Zařízení S.A.W.E.R. dokáže proměnit suchou poušť v oázu prostřednictvím cíleného rozmnožování mikroorganismů. Systém na získávání vody ze vzduchu, na jehož vývoji se podílí Univerzitní centrum energeticky efektivních budov a Fakulta strojní ČVUT v Praze, je využíván jako dvoustupňový. V první fázi se použije desikant – materiál, který na svůj povrch váže vodní páru adsorpcí. Ten venkovnímu vzduchu odebere vodní obsah a zadrží ho na svém povrchu. Odvlhčený vzduch se odvede zpátky do venkovního prostředí.

Zároveň se do systému nasaje další venkovní vzduch se svým přirozeným obsahem vodní páry, který se nejdříve ohřeje na tak vysokou teplotu, aby bylo možné z povrchu desikantu vodní páru uvolnit a tím pouštní vzduch navlhčit. Vzduch při zvýšené teplotě do sebe totiž může vázat větší množství vodní páry. Na chladič pak přichází výrazně vlhčí vzduch, než je venkovní vzduch z pouště. Díky tomu lze chladičem získat daleko více vody kondenzací ze vzduchu.

Solární panely uštří domácnosti i přes 12 tisíc korun za rok. Slušely by i vaší střeše?

Až 200 litrů vody za den

Zatímco běžným chladičem lze z pouštního vzduchu dostat v průměru 10 litrů za den, v případě zařízení S.A.W.E.R. to je v průměru až 200 litrů – při srovnatelných průtocích upravovaného vzduchu. Hlavním specifikem systému S.A.W.E.R. je autonomní provoz. Energetické potřeby systému jsou plně hrazeny ze sluneční energie (solární fototermické kolektory, fotovoltaické moduly, akumulace tepla a elektrické energie). Vedlejším produktem technologického systému je pak teplá voda pro sprchování a chladný vzduch pro klimatizaci budovy.

Botanický ústav Akademie věd ČR zase vyvíjí systém pro kultivaci pouště, jenž využívá část získané vody pro speciální fotobioreaktor, umělé prostředí sloužící ke kultivaci mikrořas za účelem produkce polysacharidů a zadržení živin ve vodě. Směs vody, řas a organicky navázaných živin se aplikuje formou zálivkového systému umístěného asi 20 centimetrů pod povrchem půdy.

Kořeny rostlin získají vodu s živinami přímo ze zálivkového potrubí. Tím se výrazně omezí ztráty vody vypařováním, což je důležité hlavně v suchých oblastech s vysokou hladinou slunečního záření. Zaléváním vodou s obsahem řas se do půdy dostávají jak živiny, které se mohou pomalu uvolňovat, tak další látky obsažené v řasách, jako jsou rostlinné hormony a organická hmota potřebná pro zdárný růst rostlin.

Před výsadbou rostlin se písčitá půda oživí mikroorganismy, které jsou prospěšné pro růst rostlin, pomáhají rostlině efektivněji získávat živiny a zvyšují zadržení vody v půdní vrstvě kolem kořenů. Tyto organismy, takzvané půdní symbiotické mykorhizní a endofytní houby fungující v kořenovém systému, ve spolupráci s dalšími půdními organismy oživí půdu tak, že se stává vhodnou pro pěstování i v tak extrémních podmínkách, které se nachází v poušti.

Od kontejneru k lahvi

Unikátní systém S.A.W.E.R. ocenila na závěr nedávno skončené výstavy EXPO 2020 jako nejlepší inovaci dubajská vládní organizace pod záštitou dubajského vládce a premiéra Spojených arabských emirátů šejka Muhammada bin Rašída Maktúma. Zařízení českých vědců obsadilo rovněž druhé místo v soutěži amerického časopisu Exhibitor.

„Je vidět, že i malé výzkumné centrum v České republice umí zazářit na světové úrovni. Česká věda, a nemyslím tím rozhodně jen S.A.W.E.R., se opět dostává mezi nejlepší,“ sdělil Jakub Dytrich z Univerzitního centra energeticky efektivních budov Českého vysokého učení technického v Praze.

Experti z ČVUT ale systém S.A.W.E.R. nadále zdokonalují. V současné době pracují na verzi vylepšené v tom směru, že bude odolávat chladu a bude použitelná i pro armádní účely. Zároveň pracují na zmenšení systému tak, aby z nynějšího kontejneru bylo v budoucnu možné použít zařízení o velikosti například obyčejné lahve.

Autor: Pavel Baroch

Ilustrační foto: Sawer