Передовики водной дисциплины

В сентябре корреспондент +1 побывал на посвященном водным технологиям международном форуме WATEC в Тель-Авиве (Израиль). Оказалось, что мировая проблема качества и доступности пресных водных ресурсов в отдельно взятой стране уже решена, в том числе благодаря гениальным идеям небольших частных компаний.

Фото: pixabay/cripi

В 2012 году Национальный разведывательный совет США опубликовал отчет о проблемах безопасности, связанных с мировыми водными ресурсами. Выводы неутешительны: к 2025 году водоснабжение многих стран столкнется с «острыми», «чрезвычайными» или «исключительными» проблемами. А ведь перечень этих государств включает в себя западную половину США, Ближний Восток от Египта до Пакистана, всю Индию и около трех четвертей территории Китая. Если меры не будут предприняты, менее чем через десять лет миллиарды людей столкнутся с серьезным кризисом, который, в свою очередь, породит череду конфликтов.

Согласно данным Глобального водного партнерства (ГВП), организации, учрежденной Всемирным банком и Программой развития ООН, «возрастающее давление изменения климата, рост населения, урбанизация и развивающиеся потребности в энергии вместе создают беспрецедентное давление на пресную воду». Отчет Оксфордского университета, сделанный по инициативе ГВП и ОЭСР, определил, что нехватка воды уже обходится глобальной экономике в полтриллиона долларов в год, не считая стоимости экологического ущерба. По оценкам ООН, к 2050 году 66% населения планеты не будет иметь достаточного доступа к питьевой воде.

К 2050 году 66% населения планеты не будет иметь достаточного доступа к питьевой воде

Между тем опыт Израиля доказывает, что проблема дефицита воды решаема. Государство, где 60% земли — пустыня, а остальная часть — засушливые территории; где с 1948 года норма осадков упала до половины своего среднего значения, население выросло в десять раз, а экономика — в 70 раз, смогло не только полностью закрыть внутренний дефицит водных ресурсов, но и стать мировым лидером в области технологий сбережения, очистки и опреснения воды. В 2015 году общий спрос на воду в Израиле составлял порядка 2 млн кубических метров в год. В тоже время доступные среднегодовые водные ресурсы Тивериадского озера и водоносных горизонтов составляли чуть менее 1,2 млрд кубических метров. Соответствующий разрыв в водном балансе страны практически в 1 млрд кубометров закрыт благодаря сбережению воды, ее повторному использованию и опреснению. В результате с 1967 года по 2015 год потребление первичной пресной воды на душу населения сократилось с 507 до 98 млн кубометров в год.

Прежде всего, правительство Израиля создало единый орган по управлению канализациями и водными ресурсами и запустило несколько общественных кампаний с целью стимулировать сбережение воды. Среди них — просветительские мероприятия в детских садах и учреждениях, реклама на телевидении, радио и в интернете. Видеоролики социальной направленности во всемирной сети, созданные при поддержке знаменитостей, в 2009 году позволили сократить потребление воды в городах на 18%. На 10% потери воды удалось снизить за счет установки счетчиков и управления утечками в трубах. Также с 2008 года вода в Израиле не субсидируется государством, а водный сектор стал рыночным, что позволило сделать его инвестиционно привлекательным. В результате за последние три года объем водного рынка в стране вырос до $3 млрд.

Кроме того, используя инновационное капельное орошение в сельском хозяйстве, на которое приходится 50% спроса на воду в стране (изобретено тоже в Израиле, 50 лет назад), потребности в воде для ирригации сокращены на 30%. При этом половина текущих потребностей отрасли (500 млн. кубических метров в год) обеспечивается дождевой и перерабатываемой водой.

Стоит отметить, что Израиль является мировым лидером рециркуляции: в 2015 году 86% загрязненной воды было использовано повторно. При этом в Испании, которая считается второй в мире по данному критерию, этот показатель достигает лишь 17%.

Между тем проблема недостатка пресной воды была бы не решена, если бы в 1999 году правительство не инициировало долгосрочную программу опреснения морской воды. Действующие сегодня в стране пять заводов являются крупнейшими из двенадцати действующих в мире, а завод Sorek — самый крупный. Общие мощности по опреснению ежегодно производят 650 млн. кубометров воды. К 2050 году с постройкой новых мощностей поставки опресненной питьевой воды должны увеличиться на 60%.

Наряду с естественными ограничениями, комплексное госрегулирование отрасли породило в Израиле экосистему связанных с водными технологиями стартапов. Каждый из них получает государственное софинансирование и поддержку через бизнес-инкубатор Israel New Tech and Environmental Technologies Минэкономики страны. По словам главы департамента национальной водной компании Mekorot Йосси Якуби, в 2016 году заявки на госфинансирование подал 1121 проект. 1048 были сразу отклонены, 73 прошли скрининг, и лишь с 45 подписано соглашение о взаимодействии.

В числе изобретенных в Израиле систем стоит упомянуть: капельное орошение, продвинутая фильтрация, прогрессивные методики обнаружения утечек, системы сбора и обработки дождевой воды, системы обеспечения безопасности водных ресурсов и технологии, используемые в умных городах. Ежегодный экспорт связанных с водой технологий страны составляет порядка $2 млрд.

Представитель Минэкономики Израиля Ади Йефет пояснила корреспонденту, что успех страны в технологическом развитии определяют четыре основных фактора: небольшие размеры, неформальный подход людей к жизни, быстрая адаптация к меняющимся запросам и кроссекторальный (междисциплинарный) подход. На прошедшей в сентябре 2017 года в Тель Авиве выставке WATEC госпожа Йефет познакомила +1 с наиболее интересными и перспективными водными стартапами.

Латание дыр из космоса

Компания Utilis была основана в Израиле в феврале 2013 года. Основатель и нынешний технический директор компании Лорен Гай изучал атмосферную физику и динамику, а его диссертация была посвящена поиску подземных вод на Венере и Марсе с использованием данных NASA. Эти уникальные знания позволили ученому разработать и запатентовать алгоритм обнаружения утечек питьевой воды в городских системах водоснабжения путем анализа спектральных изображений, сделанных при помощи полученной со спутников микроволновой аэрофотосъемки, что сродни технологии поиска воды на других планетах. Именно такие алгоритмы легли в основу продукта Utilis.

Проблема в том, что около 30% передаваемой пресной воды в мире теряется в результате утечек. Учитывая рост урбанизации и спроса на воду, разработчики задались целью повысить эффективность ее использования и сократить потери. Результат — обнаружение утечек на территории тысяч квадратных километров и в радиусе менее 50 метров, что позволяет сэкономить значительные ресурсы. Согласно корпоративным отчетам, 75% компаний, где действует программа активного обнаружения утечек, акустические исследования по всей длине распределительной сети проводятся один раз в один-три года. Длина исследованных труб и количество обнаруженных за день дефектов зависят от различных факторов, однако в среднем работникам приходится пройти пять километров в день, чтобы найти одну утечку.

Около 30% передаваемой пресной воды в мире теряется в результате утечек

Снимки SAR (Synthetic Aperture Radar), полученные со спутника и обработанные алгоритмами Utilis, позволяет в 10 раз уменьшить длину труб, которые подлежат проверке для обнаружения утечек. Увеличив число «находок» за один выход до пяти-шести. Также это концентрирует исследования персонала только на подозрительных местах (горячих точках). Это позволяет сократить пройденное техниками расстояние в 5-10 раз. 

На сегодняшний день продукт компании успешно коммерциализирован и используется в США, Китае, Испании, Таиланде и Италии.

Шары против испарения

NeoTop Water Systems — детище израильского технологического вундеркинда Зееву Биргеру. Пять лет назад он придумал белые пластиковые шары, которые размещаются на поверхности водного резервуара и предотвращают испарение воды. В испытаниях на водохранилищах на севере Израиля система NeoTop экономила таким образом до 90% воды, которая в другой ситуации испарялась бы. «Если нам удастся использовать данную технологию на водохранилищах Израиля, мы можем удвоить водоснабжение сельского хозяйства в стране» — говорит Зеев Биргер.

NeoTop TopUp Ball System «перерабатывает» воду в белых сферах. Сфера удерживает воду в резервуаре, не позволяя ей испаряться. Одна половина шара заполняется водой, а вторая выступает над ее поверхностью. Вода поднимается и конденсируется внутри шара, кислород же высвобождается в воду. Так как шары белые, они поглощают свет, а отверстия в них дают эффект охлаждения. Что делает шары идеальными для использования в рыбоводческих хозяйствах, предотвращая развитие в резервуарах водорослей и бактерий, а также нашествие птиц. Пока сферы изготавливаются из первичного пластика, но Зеев Биргер рассказал +1, что компания ведет разработки, чтобы использовать в производстве шаров только вторичные ресурсы.

В 2014 году NeoTop получил награду от офиса премьер-министра Израиля за предпринимательство и инновации, а разработка компании была одобрена национальной водохозяйственной компанией страны Mekorot как эффективное решение проблем с испарением. Председателем правления и главным инвестором NeoTop стал лондонский финансовый эксперт Дэнни Хэндлер.

На сегодняшний день у NeoTop действует экспериментальная площадка, работающая в пустыне Атакама в Чили, совместный проект American Water в Калифорнии, следующий проект планируется запустить в Индии. В Израиле шары NeoTop были установлены на заводе опреснения Sorek, на рыбной ферме и в Эйлате, где они будут защищать коралловый риф от невыносимой летней жары.

Приложение с чистой водой

Lishtot (на иврите — «пить») — израильский стартап, который создал TeStraw. Это персональное карманное устройство для тестирования воды, которое выявляет в ней наличие патогенов, тяжелых металлов и органических химикатов. Быстрые испытания тяжелых металлов обычно требуют по меньшей мере пятнадцати минут и добавления в воду реагентов или специальных молекул-трассеров. TeStraw позволяет узнать, подходит вода для потребления или нет, всего за пять секунд.

Разработанное компанией мобильное устройство снабжено системой высокочувствительных датчиков, которые определяет наличие загрязнений в воде. Поскольку основа технологии Lishtot — цифровой сигнал, его результаты можно не только отображать в приложении к смартфону, но и отправлять в удаленный центр обработки данных в реальном времени.

В последнее десятилетие полибромированные дифениловые эфиры и перфторированные соединения широко используются в фармацевтике и продуктах личной гигиены. Научный директор и соучредитель стартапа доктор Алан Бауэр пояснил +1. что оба типа химических веществ накапливаются в ткани или крови человека и приводят к негативным последствиям для здоровья, включая эндокринные нарушения. Вода генерирует электромагнитное поле, а все загрязнители оставляют  в нем свой отпечаток.

Вместе с карманным устройством компания запустила производство мониторинга «на трубе» для коммунальных служб и старается делать свои разработки максимально доступными для развивающихся стран, где проблема качества питьевой воды стоит наиболее остро. Так розничная цена TeStraw сегодня составляет $35. Кроме того, Lishtot создала он-лайн карту качества воды, которая аккумулирует информацию со всех стран и предоставляет ее для частного или государственного использования на своем сайте.

Автор: Антон Чугунов, Тель-Авив