Еще в тридцатых годах молодой тогда научный сотрудник Института географии Академик наук СССР, впоследствии доктор географических наук, профессор Самуил Юльевич Геллер, много путешествовавший по пустыням Средней Азии, предложил и изготовил чрезвычайно простой опреснитель воды. В нем использовался все тот же принцип замораживания соленой воды, с которым ученый познакомился во время своих путешествий. Основой опреснителя была большая бетонированная площадка с гофрированной поверхностью и невысокими бортами. Площадка располагалась с некоторым наклоном, и в нижней части к ней примыкал большой бетонный резервуар. В зимнее время к концу дня площадку заливали соленой водой, которая за ночь вся промерзала. Днем, когда пригревало солнышко, лед начинал протаивать. При этом сначала с бетонированной площадки стекала соленая вода и на ребрах гофрированной поверхности оставалась практически пресная льдина. При этом необходимо проследить за стекающей водой для того, чтобы после вытекания соленой не пропала бы пресная.
Подобные опреснители, отличающиеся завидной простотой, в то время получили некоторое распространение, они работали в ряде населенных пунктов, уменьшая потребности в привозной пресной воде.
Ясно, что такие опреснительные установки могут работать в течение сравнительно короткого времени года, когда ночью температура воздуха опускается ниже нуля и соленая вода промерзает (она, кстати, замерзает при температуре минус один-два градуса), а днем температура достаточно высока, чтобы лед протаивал. Не говоря о том, что подобное сочетание ночных морозов и дневной жары бывает далеко не во всех районах, нуждающихся в пресной воде. Нельзя считать радикальным решением и другую похожую технологию, когда лед в течение всего холодного периода намораживают в большие глыбы, их закрывают теплоизоляцией, а в более жаркий период постепенно расплавляют.
И все же получение пресной воды из «соленого мороженого», из замерзших, превратившихся в лед минерализованных вод, имеет так много достоинств, что процесс лег в основу новых промышленных методов, иногда довольно сложных и всегда остроумных и эффективных. Во всяком случае, по затратам энергии на литр полученной пресной воды они оказываются выгодней, чем классическое выпаривание, дистилляция, применяемые столь широко. Рентабельность связана с тем, что довести воду до замерзания проще, чем до кипения, и требуется на это меньше калорий: от комнатной температуры в 20 градусов до замерзания, до нуля, значительно ближе, чем до 100 градусов, до кипения. К тому же получение льда не влечет за собой столь неприятный процесс, как образование накипи, удаление которой доставляет массу хлопот на всех дистилляционных опреснителях. Коротко говоря, опреснители, использующие замораживание соленых вод, возможно, станут одним из самых распространенных типов, если удастся создать достаточно простые и надежные их конструкции.
Один из новых методов, на основе которого уже построены опытные установки, связан с процессом замораживания соленой воды путем ее испарения в вакууме. Известно, что если понизить давление над поверхностью воды, то она кипит при более низких температурах. При достаточно низком давлении, то есть в относительном вакууме, вода кипит при нуле градусов, то есть при температуре замерзания. И за счет затрат энергии на образование паров оставшаяся часть воды превращается в лед. Практически, испаряя в этих условиях литр воды, можно около семи литров превратить в лед.
Другой метод — прямое замораживание соленой воды вторичным хладагентом. Один из вариантов реализации метода выглядит так: через воду пропускают жидкий бутан, который, как известно, кипит при очень низкой температуре. Кипящий бутан охлаждает воду и замораживает ее. Из получившегося водяного льда получают пресную воду, а сжатые компрессором пары бутана при повышенном давлении конденсируются, вновь превращаются в жидкость, которая опять может быть использована для получения льда. Процесс организован очень экономно, так, чтобы при любых преобразованиях по возможности использовать имеющуюся энергию. Пары бутана, конденсируясь, отбирают холод у льдинок воды и расплавляют их.
И наконец, еще один метод — газогидратный процесс замораживания. Некоторые углеводороды при вполне определенном давлении и температуре образуют так называемые кристаллогидраты: одна молекула данного вещества присоединяет к себе от семи до восемнадцати молекул воды. Ну а дальше, как говорится, дело техники — нужно лишь отделить и промыть кристаллогидраты, разложить их на газ и воду, газ возвратить в цикл, а воду направить потребителю.
Три последних процесса даже при ультракоротком и сверхупрощенном их описании, бесспорно, производят впечатление чего-то очень сложного и громоздкого. Разве сравнишь их с милым и простым испарением воды или намораживанием льда за счет ночного холода? Однако нужно сказать, что все три процесса тщательно изучаются специалистами, на их основе строятся и уже эксплуатируются опытные установки. Можно не сомневаться, что самые новые эффективные и совершенные системы опреснения воды со временем тоже найдут широкое практическое применение, какими бы сложными ни оказались используемые в них физические процессы. Ибо для многих районов земного шара опреснение соленых вод продолжает оставаться проблемой номер один.
Орошаемые земли и автомобиль. Такыры — весьма распространенный элемент пустынного ландшафта. Одна из главных особенностей больших глинистых участков — это их, как говорят специалисты, равнинность. Такыры — образования совершенно плоские, лишь иногда немного наклоненные. При этом вода с такыров никуда не уходит. И в то же время она почти не проходит сквозь глинистые почвы, которые очень плохо поглощают влагу, и после дождя вода просачивается лишь на глубину в несколько сантиметров. Поверхность такыра покрывается густой липкой грязью, которая, правда, быстро высыхает, оставляя растрескавшуюся глиняную корочку. Такыры издавна используются для сбора появляющихся после дождя или снега пресных вод. При этом такыры выполняют, по сути дела, роль огромных воронок.
Но возможно и иное использование такыров — непосредственно для земледелия. На Небитдагской агролесомелиоративной станции Института пустынь были проведены серьезные исследования, направленные на то, чтобы превратить такыры в плодородные земли. На такырах создавали рощи саксаула, виноградники, пастбища, бахчи с великолепными арбузами и дынями. И все это на участках с очень небольшим количеством осадков и без какого-либо искусственного орошения. Результаты получались просто-таки великолепные и по надежности выращивания растений, и по урожайности. На такыровидных почвах собирали до 20 центнеров столовых арбузов и до 16 центнеров дынь с гектара. Виноградники, разбитые на этих почвах, уже через три года давали с гектара более 5 центнеров винограда. С учетом всех затрат его себестоимость составила 10–15 копеек за килограмм. Прекрасно вырастали на такырах фисташковые деревья и шелковица. А в посадках черного саксаула через три-четыре года получали с гектара до 12 центнеров биомассы, идущей на корм скоту, и еще больше древесины, которую можно использовать для отопления. Кроме того, в пространстве между деревьями вырастает много разнообразной травы, которая тоже дает 10–15 центнеров кормовой массы.
Каким же образом вырастают все эти зеленые богатства на пустынных такырах, на которых в естественном состоянии вообще ничего не растет? Что превращает эти мертвые образования пустыни в плодородные плантации? Конечно, все это делает вода, которая благодаря изобретательности человека не испаряется бесполезно, а достается растениям. Практически обводнение такыров осуществляется очень простыми мероприятиями — созданием сети водосборных траншей и борозд. Ими прочерчивают такыр в двух взаимноперпендикулярных направлениях, образуя некоторое подобие арифметической тетради с многометровыми клетками, — рекомендованное расстояние между соседними бороздами в зависимости от конкретных условий лежит в пределах от 6 до 28 метров. Рекомендованная ширина борозд около метра, глубина от 30 до 50 сантиметров.