Volg ons op Facebook

Water uit lug

Written by  Jacques van Zyl
| in Landbou
| February 3, 2016

Dis amper asof Nikola Tesla weer op die toneel verskyn het – hierdie keer met oorvloedige, gratis water in stede van eindelose elektrisiteit, alles uit die lug uit.

Die onlangse opvlam van belangstelling in masjiene wat water uit lug kan onttrek, klaarblyklik sonder perke, klink na presies die redding wat ‘n droogtegeteisterde Suid-Afrika vandag nodig het.

Nie dat mens die vergelyking te ver wil voer nie; Tesla se sogenaamde ontwerpe val ferm in die kraal van spekulatiewe wetenskap terwyl atmosferiese wateronttrekking op veel stewiger wetenskaplike grond aanspraak kan maak. Almal het al die water wat uit ‘n lugversorger drup gesien; veel minder die knoets van komponente, tollende vliegwiele en spoele wat Tesla se ontwerpe kenmerk.

“‘n Aantal metodes kan aangewend word om lugvog uit die atmosfeer te onttrek en as lopende water beskikbaar te maak.”

Steeds is dit nodig om die perke en kostes van hierdie ontwerpe te bepaal; hoeveel van hierdie kostes onmiddellik en lokaal is, en hoeveel van hulle eers verder, stroomop in die verbruiksketting opduik. Niks is tog verniet nie, of is dit?

‘n Aantal metodes kan aangewend word om lugvog uit die atmosfeer te onttrek en as lopende water beskikbaar te maak. Doodgewone kondensasie is die eerste kandidaat, presies soos dit op ‘n natuurlike wyse langs die Namibiese kus naby Gobabeb voorkom, waar klam seelug snags op die duine uitsak en verseker dat ‘n baie yl maar hoogs interessante lewensketting daar ‘n bestaan kan voer.

Baie mense is vertroud met die Namibiese Darkling-kewers (familie Tenebrionidae), wat met hul kenmerkende agterent-in-die-lug staan om vog uit die mis oor die duine op te vang. Die mens het ook eeue-oue praktyke waar mis en lugdamp ingesamel word as drinkwater. Bouvalle van Midde-Oosterse lugputte (air wells) van 2000 jaar terug en doupoele (dew ponds) uit die vyftiende eeu, kan nog steeds te sien gekry word. In vele ontwikkelende lande is daar vandag nog misheinings (fog fences) om lae wolke en mis op te vang, hoofsaaklik as drinkwater, maar hierdie sisteme benodig die aanwesigheid van voldoende mis om te kan werk.

landbou february2016 wateruitlug 1

Anders as met seewater-ontsouting en die oes van mis- en stratocumulus-wolke, is beskikbaarheid selde ‘n probleem wanneer moderne tegnieke ter sprake kom; daar is meer as genoeg lugvog beskikbaar, selfs in woestyngebiede. Die effektiewe kondensering van waterdamp uit lug met ‘n lae vogtigheidsgraad is egter ‘n taaier probleem as wat met stukke seil, gaas of plastiek aangedurf kan word. ‘n Meer effektiewe metode behels ‘n hittepomp en adsorpsie in ‘n hitte-uitruiler. Vogtige lug word oor ‘n kondensator gedwing waar dit afgekoel word; atmosferiese water kondenseer op die plate of buise, word gefiltreer, en met ultravioletstraling gesteriliseer en eindig op in ‘n houer, gewoonlik as koel drinkwater.

‘n Derde, nog meer elegante lugvogbenuttingsproses word tans ontwikkel deur die Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB in samewerking met die Institute for Interfacial Engineering IGVT aan die Universiteit van Stuttgart, sowel as drie industrieliggame. Hierdie metode behels ‘n soutoplossing en die absorpsie en desorpsie van water in en uit hierdie oplossing. In kort word ‘n sterk soutoplossing toegelaat om teen spesiaalontwerpte sorpsiestringe af te vloei en vogtige lug toegelaat om deur hierdie stringe te sirkuleer. Die higroskopiese soutoplossing onttrek lugvog uit die lug (absorpsie) en gaan dan deur ‘n vakuumdistillasie- en kondensasieproses (desorpsie) om die opgeneemde water as bruikbare vloeistof beskikbaar te maak.

Omdat die distillasieproses in ‘n vakuum en teen lae temperature plaasvind, is die proses veel minder gekompliseerd en energieduur as wat mens sou dink. Die vakuum kan in ‘n gekombineerde absorpsie/desorpsie toringeenheid deur gravitasie opgewek word en die minimale hitte wat deur die kookproses benodig word, kan deur sonenergie of laegraadse oorskiethitte voorsien word.

landbou february2016 wateruitlug 3WarkaWater, ‘n visueel indrukwekkende implementasie van die doodgewone kondensasie van lugvog, word tans deur Italianer Arturo Vittori se ontwikkelingsspan by Architecture and Vision gebou. Dit behels ‘n kleurvolle bamboestoring wat met behulp van fyn plastieknet daagliks tussen 65 en 130 liter water kan kondenseer. ‘n Aantal torings ondergaan tans gebiedstoetsing in Ethiopië. ‘n Voordeel van hierdie sisteem is die relatiewe eenvoud, lae koste en die geredelik beskikbare materiale en kundigheid wat dit benodig.

“Die proses wat op die oom-blik deur ‘n aantal maatskappye in Suid-Afrika beskikbaargestel word, behels adsorpsie-tegnologie.”

Die proses wat op die oomblik deur ‘n aantal maatskappye in Suid-Afrika beskikbaargestel word, behels adsorpsie-tegnologie. Ray de Vries se maatskappy Water From Air in Durban het onlangs televisieblootstelling in die nuus en op Carte Blanche geniet. Water From Air bemark tans aktief twee plaaslikvervaardigde produkte – die AW3 en die AW35. Eersgenoemde kondenseer onder ideale omstandighede tót 32 liter water per dag en is meer geskik vir ‘n kantooropset as vir droogteverligting, maar die AW35 kan tót 350 liter per dag lewer en het ‘n wyer toepassingsveld. Mobiele eenhede van verskillende groottes is beskikbaar wat óf deur elektrisiteit, óf diesel, óf sonkrag aangedryf kan word. Hierdie eenhede is selfstandig en buigsaam, skoon, relatief onderhoudsvry en bied beperkte maar werk-like oplossings wat die huidige waterkrisis aanbetref.

Bruce Jones se maatskappy Cirrus Water Management word uit Parkmore in Johannesburg bedryf. Cirrus verskaf hoofsaaklik drinkwater aan plaaslike besighede. ‘n Aantal praktiese studies is op hulle webwerf beskikbaar en beeld die voordele van gekondenseerde drinkwater uit wanneer dit met gebottelde water vergelyk word.

“Hierdie eenhede is selfstandig en buigsaam, skoon, relatief onderhoudsvry en bied beperkte maar werklike oplossings wat die huidige waterkrisis aanbetref.”

Ryan Potgieter se Cellozyme is ‘n verspreider wat uit Durbanville werk en ‘n aantal EcoloBlue produkte bemark. EcoloBlue is ‘n maatskappy wat in die VSA gebaseer is. Wayne Ferreira en Henri-James Tieleman is die gesamentlike eienaars van EcoloBlue en beskou hulleself as die wêreldleiers in die vervaardiging van energie-effektiewe Atmosferiese Wateropwekkers (AWG’s of Atmospheric Water Generators). Tipies is die teikenmark die drinkwaterbehoeftes van woonhuise en industrieë, maar produkte word al meer geskoei en bemark as volledige oplossings vir krisisverligtingssituasies, of dit nou die voorsien van skoon drinkwater aan vlugtelingkampe, hospitale, rampgebiede of in droogtegeteisterde areas is. ‘n Voorbeeld van een van hulle groter wateropwekkers is die EcoloBlue EB10000. Hierdie massiewe eenheid kan tot 10,000 liter water per dag lewer en funksioneer tussen vriespunt en 60 grade Celsius en teen lugvogtigheidsgrade vanaf 25% tot 100%. ‘n Ingeboude watertenk stoor tot 600 liter water en addisionele tenks kan aangeheg word. Hierdie indrukwekkende statistieke kom egter teen ‘n prys – die eenheid se driefasemotors benodig ‘n elektrisiteitsinset van 200kW om te kan werk. ‘n Tipiese statistiek is die energieverbruik: amper deur die bank 0.43 kWh/liter. Hierdie is dalk kleingeld vir party, maar daar is an-der gevolge – veral as die koolstofafdruk en die waterverbruik hoër op in die voorsie-
ningsketting bereken word. Insetkostes is ewe astronomies, veral as gekombineerde sis-teme wat tot 400,000 liter water per dag kan lewer ter sprake kom.

Waar gebruik in die landbou waarskyn-lik die meeste sin maak is in situasies waar water direk aan die wortels van gewasse toegedien kan word. Hierdie sluit tonnelverbouing, hidroponika, akwaponika en soortgelyke verbouingsmetodes in, waar opbrengste kan verdriedubbel teen ‘n tiende van normale waterbehoeftes, volgens stu-dies gedoen deur Richard Groden van Island Sky Corp in Kalifornië. Wat ooplandverbouing aanbetref, waar tien- tot honderdtalle kiloliters water per besproeiingsiklus toegedien word, maak dit minder sin, veral as oorhoofse- en opstroomkostes bygereken word. Ongelukkig maak groot dele van ons land staat op droëlandverbouing en is daar geen wondermiddel om droogte finaal die hoof te bied nie.

landbou february2016 wateruitlug 2

In die geval van veeteelt is die situasie weens die laer watervolumes betrokke meer rooskleurig, veral as vrektes en die noodverkope van vee weens droogte-omstandighede onvermydelik begin lyk. Steeds moet opstroomrealiteite in die oog gehou word as volhoubaarheid ‘n voorwaarde moet bly. ‘n Liter ‘geoeste’ water kan tot vier maal soveel water hoër op in die voorsieningslyn verbruik. In ‘n lewe-of-dood situasie is dit nog aanvaarbaar, maar onder ander omstandighede sal daar dalk nog ‘n bietjie gedink moet word.

“Indien berekende implementerings op die langtermyn geldelik sin maak, is hulle dalk tog goed genoeg om waar te wees.”

Op die ou einde sal vroeë aannemers die meeste vrae beantwoord. Die grootste struikelblok, myns insiens, vir die aanvaarding van alternatiewe watervoorsieningssisteme is die sin van ‘te goed om waar te wees’ wat hiermee gepaard gaan. Miskien kan daar op ‘n ander manier oor hierdie klas van ontwikkelings gedink begin word. Indien berekende implementerings op die langtermyn geldelik sin maak, is hulle dalk tog goed genoeg om waar te wees. Die breedste moontlike uitkyk is wat hier nodig is. Namate die beskikbare sisteme verfyn word, sal die insetkostes afneem. Niks is inderdaad ooit verniet nie, maar ‘n wyer kyk sal wys dat water nie soveel uit die lug geneem word as geleen word nie. Amper al die water wat op bogenoemde wyses ingewin word, keer uiteindelik terug na die atmosfeer. Op die ou einde is dit ‘n vraag oor effektiewe benutting van wat reeds bestaan wat gevra moet word, nie ‘n vraag oor produksie en verbruik nie.

 

“Die Verenigde Nasies beweer in ‘n verslag dat daar vandag reeds 700 miljoen mense waterskaarste beleef.”

Twee ewe swaar feite staar ons in die gesig: 1) daar is ongeveer 12 kwadriljoen (12,000,000,000,000) liter water ten alle tye in die aarde se atmosfeer beskikbaar; en 2) wêreldwye beskikbaarheid van bruikbare water is in skerp afname. Die Verenigde Nasies beweer in ‘n verslag dat daar vandag reeds 700 miljoen mense waterskaarste beleef. Daar word verder verwag dat ongeveer 1.8 biljoen mense absolute waterskaarste gaan beleef teen die jaar 2025 en dat, indien klimaatsmodelle korrek blyk te wees, die helfte van alle mense op aarde teen 2030 sonder genoegsame water gaan wees. Wat op die oomblik besig is om te gebeur met ons boere is skaars ‘n voorsmakie vir wat voorlê.

landbou february2016 wateruitlug 4

Met die sistemiese wanbestuur van bestaande watervoorrade is dit onwaarskynlik dat verligting van die kant van regeringsinstansies gaan kom. Wat moet gebeur sal op lokale vlak moet gebeur. Gemeenskappe sal die leiding moet neem en begin beplan vir hulle eie behoeftes. Industrieë sal nie net aan tegnologiese behoeftes moet voorsien nie, maar ook moet deelneem aan die opleiding van dié aan wie hulle hul toerusting en materiale beskikbaar gaan maak.

Ons is nog ‘n hele ent  weg van die ‘vaporators’ en ‘moisture farms’ van die Star Wars reeks, maar daar’s min twyfel dat water een van die grootste kommoditeite van die toekoms gaan wees. Met lugvogbenutting staan ons reg voor die deur van selfvoorsiening.


Bronne:

Anders, James. “Water vapor harvesting: Namib Desert beetle.” Ask Nature. The Biomimicry Institute, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <http://www.asknature.org/strategy/dc2127c6d0008a6c7748e4e4474e7aa1>
Cellozyme (Pty) Ltd - Home. Cellozyme, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <http://cellozyme.co.za/>
Chandler, David L. “How to get fresh water out of thin air.” MIT News. MIT News Office, 30 Aug. 2013. Web. 21 Jan. 2016. <http://news.mit.edu/2013/how-to-get-fresh-water-out-of-thin-air-0830>
Chang, Pau L.. “Atmospheric Water Generator Review: Solving the Global Water Crisis.” Energyfanatics.com. Pao L. Chang, 7 Sep. 2015. Web. 21 Jan. 2016. <http://energyfanatics.com/2014/04/22/atmospheric-water-generator-review-solving-global-water-crisis//>
Cirrus Water Management. Cirrus Water Management, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <http://www.cwmsa.co.za/cirrus-water-management>
Drinking water from air humidity. Fraunhofer-Gesellschaft, 1 Jun. 2009. Web. 21 Jan. 2016. <http://www.igb.fraunhofer.de/en/press-media/press-releases/2009/drinking-water-from-air-humidity.html>
EcoloBlue - Water from Air. EcoloBlue, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <http://ecoloblue.com/>
Fog Harvesting. ClimateTechWiki, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <http://www.climatetechwiki.org/content/fog-harvesting>
McLeod, Duncan. “SA firm ‘squeezes’ water from thin air.” TECHCENTRAL. TECHCENTRAL, 7 Jul. 2015. Web. 21 Jan. 2016. <http://www.techcentral.co.za/sa-firm-squeezes-water-from-thin-air/58025/>
Naguran, Mallika. “Atmospheric Water Harvesting Techniques and Technologies.” Gaia Discovery. Gaia Discovery, 27 Oct. 2012. Web. 21 Jan. 2016. <http://www.gaiadiscovery.com/water-crisis-management/atmospheric-water-harvesting-techniques-and-technologies.html>
Ranim, Kaja. “Harvesting Condensed Water in Dry Areas.” Thesius.fi. Thesius.fi, 2012. Web. 21 Jan. 2016. <https://www.theseus.fi/handle/10024/44724>
Skywater. Island Sky Corporation, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <http://www.islandsky.com/>
Stinson, Liz. “A Bamboo Tower That Produces Water From Air”. WIRED. Condé Nast UK, 1 Sep. 2015. Web. 21 Jan. 2016. <http://www.wired.com/2015/01/architecture-and-vision-warkawater/#slide-1>
Strydom, John. “As water begin lol.” Orania Webblad. Orania Blog, 10 Feb. 2014. Web. 21 Jan. 2016. <http://www.oraniablog.co.za/as-water-begin-lol-2/>
Water Angels. Carte Blanche, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <http://carteblanche.dstv.com/player/984444>
WATER EXTRACTION FROM AIR MOISTURE USING AN INNOVATIVE SORPTION METHOD. Fraunhofer-Gesellschaft, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <http://www.igb.fraunhofer.de/content/dam/igb/en/documents/sheets/pt/1510_PB-pt_wasserausluft_en.pdf>
Water from Air. Water from Air, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <http://waterfromair.co.za/>
Wikipedia: Air well (condenser). Wikimedia Foundation, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <https://en.wikipedia.org/wiki/Air_well_%28condenser%29>
Wikipedia: Dew Pond. Wikimedia Foundation, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <https://en.wikipedia.org/wiki/Dew_pond>
Wikipedia: Vertical Farming. Wikimedia Foundation, n.d. Web. 21 Jan. 2016. <https://en.wikipedia.org/wiki/Vertical_farming>