В одном дворе в пригороде Майами, в Палметто-Бэй, стоит сарайчик. Только вы зря думаете, что там хранятся грабли, газонокосилка или секатор. Внутри — сплошные электрические щиты, реакторы и провода, которые тянутся во все стороны.

Такая высокотехнологичная начинка газон подстричь не поможет, зато у нее другая задача — оберегать природу. Эта установка способна не допустить, чтобы вредные химикаты просачивались в грунтовые воды, и даже притормозить цветение водорослей в ближайших каналах и озерах.

Вся эта сложная техника — часть системы под названием «электрогидромодуляция» (ЭГМ), которую разработали инженеры из Университета Майами. Ее суть в том, чтобы прямо из сточных вод извлекать полезные вещества, такие как фосфор и азот, и попутно очищать эти воды.

Эсбер Андироглу, профессор гражданского и архитектурного строительства, который сейчас доводит систему до ума, объясняет, в чем тут острая необходимость. В округе Майами-Дейд десятки тысяч домов пользуются выгребными ямами и септиками — в некоторых районах просто нет центральной канализации. Проблема в том, что из-за сильных наводнений уровень грунтовых вод поднимается. Вода заливает эти септики, они переполняются, и неочищенные стоки начинают просачиваться прямо в окружающую среду.

ЭГМ-система работает иначе, чем обычные методы. Вместо химии она использует электрический заряд. Он меняет кислотно-щелочной баланс сточных вод, и ценные вещества выпадают в осадок, не успевая уйти в природу.

Андироглу не присваивает себе лавры изобретателя. Саму технологию до него отточил профессор инженерной экологии Джеймс Энглхардт вместе со своими студентами. Они ставили опыты в лаборатории, правда, пока на искусственной сточной воде и в миниатюрных масштабах. Но даже тогда им удавалось извлекать фосфаты и нитраты более чем на 85 процентов. Энглхардт оказался дальновидным ученым: он понимал, что разработку можно масштабировать и приспособить для обычного домашнего септика. Он нашел финансирование, привлек к работе Андироглу и аспирантку Вафу Дастьяр, и они начали проектировать уже не лабораторную, а домашнюю версию установки.

Но когда Энглхардт скоропостижно скончался, проект чуть не закрылся. Его вдова, разбирая письма мужа, поняла, насколько масштабной была задумка, и настояла, чтобы дело продолжили. Она сама нашла Андироглу и попросила не останавливаться.

Сейчас у проекта новое финансирование от властей Флориды, и он дошел до стадии испытаний. Все происходит в том самом сарае в Палметто-Бэй. Постдокторант Цюйфэн Линь, который работает вместе с Андироглу над настройкой системы, рассказывает, что экологическое ведомство штата внимательно следит за ходом работ. Местные экологические службы округа тоже поддерживают разработку.

Андироглу напоминает: во Флориде больше 2,6 миллиона частных очистных систем, через них живут почти треть населения штата. Поэтому технология, которую они доводят до ума, может пригодиться по всей Флориде.

Линь добавляет, что система не только очищает воду, но и решает насущную проблему нехватки удобрений.

Извлекая из стоков азот и фосфор, установка снижает нагрузку на обычные очистные сооружения и дает сельскому хозяйству дополнительные источники полезных элементов. Так что в перспективе проект способен сделать водоснабжение и сельское хозяйство более устойчивыми на уровне целых сообществ.

Мы перестаем воспринимать сточные воды как «проблему», от которой надо избавиться, и начинаем видеть в них „ресурс“. Электрохимический подход позволяет выделять ценные элементы точечно, без кучи реагентов, которые потом тоже надо куда-то девать. По сути, ученые нащупывают путь к децентрализованным системам водоочистки, которые не зависят от громоздкой инфраструктуры. Это огромный шаг вперед для прикладной экологической инженерии, потому что разработка предлагает готовую модель перехода от лабораторных „пробирок“ к реальному домовладению, учитывая при этом геологические особенности региона (высокий уровень грунтовых вод).

Для реальной жизни польза тут буквально осязаемая.

• Во-первых, это здоровье людей, которые живут в домах с септиками. Сейчас их подтапливает, и все, что скапливается в выгребных ямах, оказывается у них же в колодцах или в ближайших водоемах.
• Во-вторых, это спасение экосистем. Цветение водорослей в Флориде — это бич, который убивает рыбу и отпугивает туристов. А причина цветения — именно фосфор и азот из удобрений и нечистот. Если извлекать их до того, как они попадут в каналы, это решит сразу две задачи: и воду очистит, и даст фермерам удобрения, за которые сейчас платят большие деньги. Получается замкнутый цикл, где отходы одного становятся сырьем для другого.

При всем энтузиазме нельзя закрывать глаза на то, что система пока существует в единственном экземпляре — в сарае у частного дома в Палметто-Бэй. Основная интрига заключается в экономике и долговечности. Авторы не уточняют, во сколько обходится эксплуатация: сколько электроэнергии жрут эти самые «электрические щиты» и как часто придется менять электроды, которые, скорее всего, будут разрушаться в агрессивной среде стоков. Если установка будет потреблять слишком много энергии или требовать постоянной замены дорогостоящих комплектующих, ее массовое внедрение станет нерентабельным, несмотря на экологическую пользу. Кроме того, система решает проблему только уже накопленного стока из септика, но никак не влияет на причины подтопления (повышение уровня грунтовых вод), а значит, остается паллиативом, а не инженерным решением проблемы уязвимости домов к наводнениям. Также остается открытым вопрос: что делать с выделенными фосфатами и нитратами дальше? Чтобы они действительно стали удобрением, нужна отдельная инфраструктура сбора и распределения, которой пока нет.

Ранее мы опубликовали 10 инноваций в обработке сточных вод.