S.A.W.E.R. může změnit poušť v úrodnou krajinu

Proměnit suchou a horkou poušť v zelenou krajinu zní v tuto chvíli jako sen nebo pohádka. V praxi by k takové proměně bylo třeba velké množství vody. Ale kde takové množství vody v poušti vzít? Pomocí Slunce ze vzduchu! I pouštní vzduch totiž v sobě obsahuje vodní páru. Ale klimatické podmínky pouště neumožňují snadné získávání vody ze vzduchu použitím běžného chladiče, na kterém vodní pára při nízké teplotě zkondenzuje. Toho lze dosáhnout v klimatických podmínkách Evropy, ale ne v neúrodné oblasti trpící nedostatkem vody. Zařízení, které dokáže proměnit suchou poušť v oázu prostřednictvím cíleného rozmnožování mikroorganismů, může působit trochu jako sci-fi. Ale výzkum a vývoj se skutečně z části o vědeckofantastický žánr opírá a předjímá technologie budoucnosti. Solar Air Water Earth Resource (S. A. W. E. R.) se skládá ze dvou systémů, jednoho na získávání vody z pouštního vzduchu a druhého pro kultivaci pouště v úrodnou půdu.

Systém na získávání vody ze vzduchu, na jehož vývoji se podílí Univerzitní centrum energeticky efektivních budov a Fakulta strojní ČVUT v Praze, je dvojstupňový. V první fázi se použije desikant – materiál, který na svůj povrch váže vodní páru adsorpcí. Venkovnímu vzduchu odebere vodní obsah a zadrží ho na svém povrchu. Odvlhčený vzduch se odvede zpátky do venkovního prostředí. Zároveň se do systému nasaje další venkovní vzduch se svým přirozeným obsahem vodní páry, který se nejdříve ohřeje na tak vysokou teplotu, aby bylo možné z povrchu desikantu vodní páru uvolnit a tím pouštní vzduch navlhčit. Vzduch při zvýšené teplotě do sebe totiž může vázat větší množství vodní páry. Na chladič pak přichází výrazně vlhčí vzduch, než je venkovní vzduch z pouště. Díky tomu lze chladičem získat daleko více vody kondenzací ze vzduchu.

Systém je autonomní

Zatímco běžným chladičem lze z pouštního vzduchu dostat v průměru 10 l/den, zařízením S.A.W.E.R. lze získat v průměru až 200 l/den při srovnatelných průtocích upravovaného vzduchu. Hlavním specifikem systému S.A.W.E.R. je autonomní provoz. Energetické potřeby systému plně hradí sluneční energie (solární fototermické kolektory, fotovoltaické moduly, systémy akumulace tepla a elektrické energie). Vedlejším produktem technologického systému může být teplá voda pro sprchování a chladný vzduch pro klimatizaci budovy.

Druhá fáze systému

Botanický ústav Akademie věd ČR vyvíjí systém pro kultivaci pouště, jenž využívá část získané vody pro speciální fotobioreaktor, umělé prostředí sloužící ke kultivaci mikrořas za účelem produkce polysacharidů a zadržení živin ve vodě. Směs vody, řas a organicky navázaných živin se aplikuje formou zálivkového systému umístěného asi 20 cm pod povrchem půdy. Kořeny rostlin získají vodu s živinami přímo ze zálivkového potrubí. Tím se výrazně omezí ztráty vody vypařováním, což je důležité hlavně v suchých oblastech s vysokou hladinou slunečního záření. Zaléváním vodou s obsahem řas se do půdy dostávají jak živiny, které se mohou pomalu uvolňovat, tak další látky obsažené v řasách, jako jsou rostlinné hormony a organická hmota potřebná pro zdárný růst rostlin.

Oživení pouště

Před výsadbou rostlin se písčitá půda oživí mikroorganismy, které jsou prospěšné pro růst rostlin, pomáhají rostlině efektivněji získávat živiny a zvyšují zadržení vody v půdní vrstvě kolem kořenů. Tyto organismy, půdní symbiotické mykorhizní a endofytní houby fungující v kořenovém systému, ve spolupráci s dalšími půdními organismy oživí půdu tak, že se stává vhodnou pro pěstování i v tak extrémních podmínkách, jaké představuje poušť. (O mykorrhize jsme psali zde: https://www.3pol.cz/cz/rubriky/medicina-a-prirodoveda/2344-houba-ktera-nahradi-chemicka-hnojiva)

Na vývoji technologie S.A.W.E.R. pracuje Univerzitní centrum energeticky efektivních budov (UCEEB) a Fakulta strojní ČVUT v Praze ve spolupráci s Botanickým ústavem Akademie věd ČR. Systém S.A.W.E.R. bude představen na EXPO 2020 v Dubaji.

Univerzitní centrum energeticky efektivních budov ČVUT (UCEEB)

UCEEB vzniklo v roce 2012 jako samostatný vysokoškolský ústav ČVUT v Praze za podpory Evropského fondu pro regionální rozvoj a státního rozpočtu ČR. Sdružuje špičkové akademiky ze čtyř fakult: stavební, strojní, elektrotechnické a biomedicínského inženýrství. Přirozeně spojuje vědce z oborů blízkých energeticky úsporným budovám, a snaží se řešit komplexně problematiku tzv. udržitelných budov. Sídlí v Buštěhradu ve Středočeském kraji.

Výzkum a vývoj ve Středočeském kraji

Ve Středočeském kraji je široká síť výzkumných organizací a center zaměřených na různé vědní oblasti a představující relevantní partnery firem pro jejich výzkum, vývoj (VaV) a inovační aktivity. Na území Středočeského kraje působí 25 výzkumných organizací a 11 inovačních center a vědecko-technologických parků, což společně s pražskými vědeckými pracovišti tvoří 50 % vědeckovýzkumné kapacity v celé České republice. Ve výzkumu a vývoji pracuje přes 7 000 zaměstnanců. V roce 2017 činily celkové investice do vědy a výzkumu ve Středočeském kraji 14 mld. Kč, z toho 85 % šlo z firemního sektoru (v celém Česku je to pouze 55 %). V únoru 2019 vláda schválila Inovační strategii České republiky 2019 – 2030, která má pomoci ČR se během dvanácti let posunout mezi nejinovativnější země Evropy. Středočeský kraj se oficiálně zapojil do jejího naplňování s ambicí a potenciálem stát se vlajkovou lodí nové Inovační strategie ČR. Klíčovým nástrojem je SIC, Středočeské inovační centrum, které funguje jako platforma k propojování lidí, firem, výzkumných organizací a obcí.