Консервированная вода сотворит революцию
В засушливых регионах мира, степях, саваннах или пустынях, необходима доставка воды извне. Это долго, дорого и сложно. Вода много весит, в ходе перевозки она испаряется, в ней заводится разнообразная живность, ее нужно где-то хранить… Но инженерная мысль оказалась способной решить и такие проблемы. На этот раз прорывная инновация «консервации воды» свершилась в Мексике – стране, не балующей техническими и технологическими новинками.
Напомним, что одни вещества могут химически или физически поглощать другие (конечно, только если они находятся в жидком или газообразном состоянии). Этот процесс называется абсорбированием. К примеру, в лаборатории часто применяются осушающие вещества, чтобы избавиться от нежелательных паров воды. Примерами веществ с водопоглощающими свойствами являются концентрированная серная кислота и особенно оксид фосфора. Теоретически, если абсорбировать воду каким-либо веществом, то ее можно транспортировать в регионы с засушливым климатом.
И вот теория обернулась практикой. Мексиканский инженер-химик Серхио Хесус Веласко (Sergio Jesus Velasco), который искал абсорбент для младенческих подгузников, предложил использовать для «впитывания» воды полиакрилат калия – соль полиакриловый кислоты, получаемую полимеризацией акриловой (пропионовой или пропеновой) кислоты, простейшей непредельной карбоновой кислоты.
Полиакрилат калия внешне выглядит как обычная мелкозернистая соль, похожая на стиральный порошок. Но, попадая в воду, он может поглотить жидкости в 500 раз больше своего собственного объема, консервируя ее таким образом. При этом он разбухает. Срок хранения воды полиакрилатом калия составляет один год (со временем «консервант» распадается и постепенно теряет воду – за 12 месяцев будет потеряно порядка 50% запасенной влаги).
Важно отметить низкую токсичность полиакрилата калия - он не оказывает вредного воздействия на почву и окружающую среду. Поэтому его вместе с «законсервированной» водой можно использовать не только для транспортировки воды в регионы с засушливым климатом, но и для полива растений. Постепенно полиакрилат калия, распадаясь, будет отдавать накопленную им воду, снабжая растения влагой.
В районах земного шара, где доминирует резко муссонный климат (в частности, субэкваториальный или средиземноморский, которые предусматривают обильные осадки во влажный сезон и почти полное их отсутствие в сухой сезон) важно обеспечить полив растений во время засух. Хесус Веласко предлагает создать в Мексике, почти вся территория которой отличается субэкваториальным климатом, систему использования полиакрилата калия для накопления воды во влажный сезон и ее медленного использования в сезон сухой.
Мексиканское правительство проявило огромный интерес к разработке, концепция Solid Rain («Твердый дождь») уже получила государственную награду в области экологии. Были проведены испытания в штате Идальго, где урожайность возросла сразу на 300%.
Единственным недостатком технологии является относительно высокая стоимость полимера. Промышленное производство же полиакрилата калия является простым в организации. Так, акриловую кислоту, которая является мономером полиакриловой кислоты, получают в промышленности парофазным окислением пропилена кислородом воздуха на висмутовых, кобальтовых и молибденовых катализаторах. Сам пропилен получается в качестве попутного газа при нефтепереработке, в частности, крекинге. Обработка полиакриловой кислоты гидроксидом калия (едкой щелочью) и дает полиакрилат калия. Однако из-за дороговизны сырья килограмм полиакрилата калия стоит на уровне $50, что осложняет его массовое использование в сельском хозяйстве.