science >> Wetenschap >  >> Natuur

Waarom kunnen we geen water produceren?

Galerij met watervalafbeeldingen Leven met een afnemende drankvoorraad is al lang een feit van het leven voor veel landen. In de westerse wereld, het is een nieuwe, toch serieus probleem. Zie meer waterval foto's. Ethan Miller/Getty Images

Water wordt een steeds belangrijker onderwerp in de ontwikkelde wereld. Maar dit probleem is niets nieuws voor andere, minder ontwikkelde landen. Eeuwenlang, schoon drinkwater is voor veel bevolkingsgroepen moeilijk te verkrijgen, vooral de armen. In sommige gebieden, water kan beschikbaar zijn, maar het is vaak een ziekte, en het drinken ervan kan dodelijk zijn. Op andere gebieden, een levensvatbare watervoorziening is gewoon helemaal niet beschikbaar.

Een rapport van de Verenigde Naties uit 2006 schatte dat maar liefst 20 procent van de wereldbevolking geen toegang heeft tot schoon drinkwater [bron:BBC]. Dit doet ons afvragen:als we het zo hard nodig hebben, waarom halen we het niet gewoon?

Water is gemaakt van twee waterstofatomen die aan een zuurstofatoom zijn bevestigd. Dit lijkt een vrij basale scheikunde, dus waarom slaan we ze niet gewoon tegen elkaar en lossen we 's werelds waterproblemen op? theoretisch, dit is mogelijk, maar het zou een uiterst gevaarlijk proces zijn, te.

Om water te maken, zuurstof- en waterstofatomen moeten aanwezig zijn. Ze samen mengen helpt niet; je hebt nog steeds alleen gescheiden waterstof- en zuurstofatomen. De banen van de elektronen van elk atoom moeten gekoppeld worden, en om dat te doen, moeten we een plotselinge uitbarsting van energie hebben om deze verlegen dingen aan te sluiten.

Aangezien waterstof uiterst brandbaar is en zuurstof de verbranding ondersteunt, het zou niet veel kosten om deze kracht te creëren. Vrijwel alles wat we nodig hebben is een vonk -- zelfs geen vlam -- en boem! We hebben water. De banen van de elektronen van de waterstof- en zuurstofatomen zijn samengevoegd.

Maar we hebben ook een explosie en -- als ons experiment groot genoeg was, een dodelijke. De noodlottige luchtballon, de Hindenburg, was gevuld met waterstof om het drijvend te houden. Toen het op 6 mei New Jersey naderde, 1937, om te landen na een trans-Atlantische reis, statische elektriciteit (of een daad van sabotage, volgens sommigen) zorgde ervoor dat de waterstof vonkte. Wanneer gemengd met de omringende zuurstof in de lucht, de waterstof explodeerde, de Hindenburg omhullend met een vuurbal die het schip binnen een halve minuut volledig verwoestte.

Er was, echter, ook veel water gecreëerd door deze explosie.

Om voldoende drinkwater te creëren om de wereldbevolking in stand te houden, er zou een zeer gevaarlijk en ongelooflijk grootschalig proces nodig zijn. Nog altijd, meer dan een eeuw geleden leek de gedachte aan een verbrandingsmotor -- met zijn gecontroleerde herhaalde explosies -- gevaarlijk waanzinnig. En naarmate water schaarser wordt, het proces van het verbinden van waterstofatomen met zuurstofatomen kan aantrekkelijker worden dan het nu is. Noodzaak, ten slotte, is de moeder van de uitvinding.

Maar er zijn veiligere manieren om water uit het niets te maken, en projecten om precies dat te doen zijn al aan de gang. Lees de volgende pagina om meer te weten te komen over een paar gekke wetenschappers die uiteindelijk de dreigende watercrisis in de wereld kunnen oplossen.

Water maken uit dunne lucht

AquaMagic op een rampenplek na orkaan Katrina. Foto met dank aan AquaMagic

Er is de hele tijd water om ons heen, we kunnen het gewoon niet zien. De lucht in onze atmosfeer bevat een wisselende hoeveelheid waterdamp, afhankelijk van het weer. Als het warm en vochtig is, verdampt water kan maar liefst 6 procent uitmaken van de lucht die we inademen. op koude, droge dagen kan het zo laag zijn als 0,07 procent van de make-up van de lucht [bron:U.S. Department of Energy].

Deze lucht maakt deel uit van de waterfiets , een aardproces. grof gezegd, water verdampt uit rivieren, meren en de oceaan. Het wordt de atmosfeer in gedragen, waar het zich kan verzamelen in wolken (wat eigenlijk gewoon ophopingen van waterdamp zijn). Nadat de wolken het verzadigingspunt hebben bereikt, waterdruppels zullen zich vormen, die we kennen als regen. Deze regen stroomt van het land en verzamelt zich in wateren, waar het hele proces opnieuw begint.

Het probleem is, de waterkringloop doorloopt droge perioden. Daarom, sommige uitvinders beginnen zich af te vragen, waarom wachten? Waarom haal je de waterdamp niet gewoon uit de lucht?

Een Australische uitvinder heeft precies dat gedaan. Max Whisson is de maker van de Whisson windmolen , een machine die windenergie gebruikt om water uit de atmosfeer te halen. Whisson wijst de Australian Broadcasting Corporation erop dat waterdamp ongeveer "10, 000 miljard liter [ongeveer 2, 600 miljard gallons] in de onderste kilometer [ongeveer 0,62 mijl] lucht over de hele wereld" [bron:ABC]. Bovendien dit water wordt om de paar uur ververst als onderdeel van de watercyclus.

Whisson's windmolen gebruikt koelmiddel om de wieken van zijn molen te koelen, die hij Max Water heeft genoemd. Deze bladen zijn verticaal geplaatst in plaats van diagonaal, zodat zelfs de geringste bries ze omdraait. De koele bladen koelen de lucht, waardoor de waterdamp condenseren -- weer vloeibaar water worden. Dit condenswater wordt vervolgens opgevangen en opgeslagen. Whisson's windmolen kan maar liefst 2 verzamelen, 600 liter water uit de lucht per dag.

Whisson zegt dat zijn grootste uitdaging niet de techniek achter zijn uitvinding is, maar het vinden van durfkapitaal om het te ondersteunen -- hij zegt dat mensen denken dat het te mooi is om waar te zijn. Dit probleem zou bekend voorkomen bij een paar Amerikaanse uitvinders die zelf een uitvinding hebben om water te maken.

Jonathan Wright en David Richards hebben een machine gemaakt die lijkt op die van Whisson, behalve dat het meer lijkt op een opvouwbare camper dan op een windmolen. Deze uitvinding -- die de makers noemen AquaMagic -- trekt lucht rechtstreeks uit de omgeving. Binnen de automaat, de lucht wordt gekoeld via een gekoelde spoel. De lucht condenseert, en het water wordt opgevangen, gezuiverd, en via een spie losgelaten.

De AquaMagic-machine -- die momenteel ongeveer $ 28 kost, 000 per eenheid -- kan tot 120 gallons gezuiverd water produceren in 24 uur, en omdat hij klein is, kan hij zowel naar rampgebieden als in Sub-Sahara Afrika worden vervoerd. Maar het heeft ook één nadeel:om zoveel water te produceren, AquaMagic vereist ongeveer 12 liter dieselbrandstof. Het is hier dat de Whisson Windmill (die ongeveer $ 43 kost, 000 per eenheid) heeft een duidelijk voordeel ten opzichte van AquaMagic:het is helemaal groen. Het draait uitsluitend op windenergie, geen fossiele brandstof nodig. Zelfs de condensor draait op de stroom die wordt opgewekt door de turbines van de windmolen.

Over het milieu gesproken, waarom de moeite nemen om water uit de lucht te halen? Waarom niet gewoon meer regen laten vallen? Het klinkt misschien vergezocht, maar dit wordt echt gedaan -- soms, met catastrofale gevolgen. Ontdek op de volgende pagina waarom het misschien geen goed idee is om de waterkringloop te manipuleren.

Cloud Seeding en de Britse ramp

De Britse luchtmacht voerde na de Tweede Wereldoorlog geheime cloud-seeding-tests uit. De resultaten waren rampzalig. Met dank aan Hulton Archief/Getty Images

HowStuffWorks heeft het plan van China om regen te voorkomen besproken tijdens de openingsceremonie van de Olympische Spelen van 2008 in Peking. Het proces, genaamd cloud seeding, werkt door zilverjodide af te vuren in onweerswolken in de dagen voorafgaand aan het evenement. De Chinese regering hoopte dat het de bestaande wolken in wezen zou kunnen "opgebruiken" en een heldere hemel voor de ceremonie zou verzekeren.

Het land doet het al tientallen jaren -- met positieve resultaten. Maar een ander experiment in cloud seeding, aan de andere kant van de Euraziatische landmassa, ging niet zo vlot.

Na de Tweede Wereldoorlog, de Britse regering was nog steeds op zoek naar manieren om een ​​voorsprong op vijandelijke legers te krijgen. De nazi's waren dicht bij de vernietiging van Groot-Brittannië gekomen, en het Verenigd Koninkrijk had een voorliefde voor voorbereiding ontwikkeld. De Britse regering keek naar de hemel voor een voordeel. De Royal Air Force (RAF) begon te experimenteren met cloud seeding. Door de wolken te impregneren met de deeltjes die nodig zijn om een ​​zware onweersbui te creëren, de Britten konden de beweging van troepen effectief dwarsbomen en zelfs de vijandelijke opmars letterlijk laten regenen. Maar het cloud-seeding-project liep vreselijk mis.

Het is niet zo dat de experimenten met cloud seeding niet werkten. Het werkte te goed.

In 2001, de British Broadcasting Corporation (BBC) onderzocht geruchten dat de RAF de wolken boven Engeland had gezaaid. Ze kwamen met first-person accounts van enkele van de piloten die betrokken waren bij een uiterst geheime missie genaamd Operatie Cumulus. Tijdens deze operatie in augustus 1952, RAF-piloten vlogen boven de wolkenlijn, het laten vallen van ladingen droogijs, zout en - zoals de Chinezen momenteel gebruiken - zilverjodide.

Na slechts 30 minuten, regen begon te vallen uit de besmette wolken. Aanvankelijk, de RAF-piloten - door de pers 'rainmakers' genoemd - vierden naar verluidt hun succes. Maar binnen een week begon er een zondvloed. Tegen het eind van de maand, Noord-Devon, een gebied van Engeland in de buurt van de plaats van het cloud-seeding-experiment, ervaren 250 keer de normale hoeveelheid regen [bron:BBC].

Op 15 augustus, 1952, de dag dat de regen begon, naar schatting 90 miljoen ton water stroomde in slechts één dag door de stad Lynmouth [bron:The Guardian]. Hele bomen werden ontworteld, dammen vormen en het tij van de twee rivieren die door Lynmouth stromen nog sterker laten worden. Keien werden meegevoerd door de stroming, gebouwen vernielen en bewoners de zee in dragen. In alles, 35 Britten kwamen die dag om het leven als gevolg van de stortregens. Het Britse Ministerie van Defensie houdt vol dat het voorafgaand aan het Lynmouth-incident niet had geëxperimenteerd met cloud seeding.

China en Groot-Brittannië schilderen twee versies van hetzelfde beeld. Aan de ene kant, de Aziatische natie heeft met succes een cloud-seeding-programma gemaakt. Ze zijn erin geslaagd om irrigatie te genereren voor dorre akkerlanden uit de ultieme bron. Maar de Britse ramp toont de mogelijke gevolgen van spelen met de natuurkrachten.

En toch, we hebben water meer dan ooit nodig. Het gebruik van explosies is momenteel niet haalbaar om water te produceren, en AquaMagic en Whisson's Windmill worden niet op grote schaal geproduceerd om te voorzien in de onmiddellijke behoefte aan water. Water is een eindige hulpbron, en één leven op aarde kan niet zonder.

Oorspronkelijk gepubliceerd:2 november, 2007

Veelgestelde vragen over water maken

Is het mogelijk om water te maken?
theoretisch, het is mogelijk. Je zou twee mol waterstofgas en één mol zuurstofgas moeten combineren om ze in water te veranderen. Echter, je hebt activeringsenergie nodig om ze samen te voegen en de reactie te starten.
Hoe wordt water gemaakt in de natuur?
Onderzoek suggereert dat het water op aarde kort na de vorming van de zon afkomstig was van asteroïden en zware wolken van gas en stof. Bovendien, De atmosfeer van de aarde is gevuld met zuurstof, die samengaat met deuterium en waterstof om water te creëren.
Is er een machine die water kan maken?
Er is een machine die drinkwater uit vochtige lucht haalt, genaamd de Atmosferische Water Generator.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • wetenschappelijke feiten
  • TreeHugger.com:een uitleg van de watercyclus
  • Hoe kan iemand sterven door te veel water te drinken?
  • Kunnen auto's met zout water van brandstof worden voorzien?
  • Hoe werkt omgekeerde osmose?
  • Kan China het weer beheersen?

Meer geweldige links

  • Water-website van de Amerikaanse Environmental Protection Agency
  • Watersite van de Wereldgezondheidsorganisatie
  • WorldWater.org
  • TreeHugger:Watercyclus

bronnen

  • Dichtbij, Andreas. "Water uit dunne lucht:Australische uitvinding kan waterproblemen oplossen." Australische omroeporganisatie. 31 januari 2007. http://www.abc.net.au/canberra/stories/s1837203.htm
  • Kinver, Markering. Waterbeleid 'faalt de armen van de wereld'." BBC. 9 maart 2006. http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/4787758.stm
  • Mygatt, Elisabeth. "De watervoorraden van de wereld worden geconfronteerd met toenemende druk." Earth Policy Institute. 26 juli 2006. http://www.earth-policy.org/Indicators/Water/2006.htm
  • "Regenmakende link naar Killer Floods." BBC. 30 augustus 2001. http://news.bbc.co.uk/2/hi/uk_news/1516880.stm
  • Schirber, Michaël. "Waarom ontzilting (nog) niet werkt." 25 juni 2007. LiveScience. http://www.livescience.com/environment/070625_desalination_membranes.html
  • Struglinski, Susanne. "Water uit lucht maken? Utahn gaat met de stroom mee." Desert Morning News. 30 september 2006. http://deseretnews.com/dn/view/0, 1249, 650195226, 00.html
  • Vidal, Jan en Weinstein, Helena. "RAF Rainmakers 'veroorzaakte de overstroming van 1952'." De Wachter. 30 augustus 2001. http://www.guardian.co.uk/silly/story/0, 10821, 544259, 00.html