Ключ к будущему - легкая вода.

Посвящено д-ру Вен Ц иону Телянеру.

Эта статья венец многолетнего мозгового штурма четверки идеалистов, однажды присягнувшей чеховскому «сейте разумное, доброе, вечное». 

Мы боимся публичности, отвергаем гранты и премии - врагов уединения и отрешения теоретиков. Лишь с радостью мы узнаем, что идеи с наших блогов обрели чье-то громкое (не наше) имя. Трое из нас - жителей мегаполиса, хранят анонимность, поручив связь с миром мне, спрятанному израильской глубинкой. 

Поднятая тема необычайно важна, затрагивает химию, физику, биологию, агрономию и химические технологии, поэтому решиться на публикацию способно только научно-популярное издание. 

До сих пор прогресс плавно увенчивал мощь человека. При этом качество жизни в чем-то и снижалось, недаром так распространены аллергия, рак, сердечнососудистые болезни. Наша новация - перевод цивилизации на легкую воду (леводу) практически вызовет метаморфоз ноосферы. Судите сами, ожидаемые эффекты леводы: 

- продолжительность жизни примерно 150 лет; 
- рост урожайности примерно втрое; 
- переход на возобновляемую энергию с повышением качества жизни; 
- доступность термояда и, как следствие, возможность переустройства солнечной системы; 
- установление глобальных законов регуляции рождаемости и технической деятельности. 

О леводе. 

Любая природная вода содержит примесь тяжелой воды, т.е. воды, в молекуле которой есть один или два иона тяжелых изотопов водорода (ТИВ) дейтерия и (или) трития. ТИВ токсичны всему живому. Они портят ферменты, и за адаптацию к этой примеси биота платит высокую цену - ускоряется старение, падает КПД фотосинтеза, трансформации энергии в клетках и организма. Вода без примеси тяжелой воды называется легкой (леводой). Ее свойства изучены и доказано, что она оптимизирует протекание всех биопроцессов, в том числе повышает урожайность и укрепляет здоровье людей. 

К сожалению, самая дешевая левода (сомнительной чистоты) сейчас стоит не менее 10$ за литр, т.к. существующие технологии ее получения энергозатратны. Энергетика просто неспособна обеспечить леводой всех. Поэтому, по этическим соображениям из-за необходимости экономии энергии, реклама легкой воды невелика. 

Соединения с ТИВ, включая воду, имеют температуры фазовых переходов (плавления и кипения), выше, чем у легко-изотопных форм, на чем и основан раздел воды. Идет он и в природе, так дождевая вода легче морской. Вода зимних, очищаемых льдом рек, легче летних, а самая легкая вода природы - в горах (горных ледников и рек), чем и объясняется долголетие горцев. Именно оно и послужило основой для прогноза 150 лет леводной жизни человека. А вот связанная с леводой продуктивность горных растений замаскирована дефицитом углекислоты в горном воздухе. Лишь в долинах Камчатки и Сахалина, орошаемых горными реками и аномально легководяными осадками, левода обуславливает региональный гигантизм растений. И в эксперименте и в природе левода повышает урожай примерно в 1,5 раза. Утроение урожая будущего мы обосновываем тем, что сейчас средний урожай далек до рекордов. Леводное земледелие требует изоляции корней от дождевой и грунтовой влаги, что возможно либо под крышей (теплица, фитотрон), либо в новой агротехнологии - геофилике, сочетающей программирование (по трубам) условий в почве с ее защитой и герметизацией массовой, дешевой и долговечной плиткой. Обе эти технологии позволяют сделать рекордный урожай нормой. 

Геофилика кроме того в несколько раз снижает потребление энергии земледелием, делая ненужной обработку почвы. Вообще при высоких технологиях геофилика дает супер дешевый урожай из-за отсутствия сорняков и потерь удобрений. Геофилика выгоднее в тропических и субтропических пустынях, где и будет сконцентрировано основное агропроизводство мира. Сейчас геофилику тормозит отсутствие дешевой плитки, дать которую может только государство или международная программа, ведь срок окупаемости в земледелии 10-20 лет и бизнес сам крупного массового производства не создает. Параллельно требуется программа производства плиткоукладчиков, другой новой веткой техники и почвенного кондиционирования. 

Гигантизм земледелию помеха и леводное земледелие потребует новых сортов, конверсирующих энергию роста в ускорение созревания. 

Левода и здоровье. 

ТИВ ускоряет порчу как делящихся обновляемых клеток (кожи, крови, слизистой), так и неделящихся (мышечных, нейронов), поэтому без ТИВ организм экономит стволовые клетки и долго хранит молодую эффективность всех систем. Увы, на сердечнососудистые болезни ТИВ прямо не влияют, зато рак и другие беды возрастного ослабления иммунитета левода отодвинет далеко за 100 лет, также как и внешние признаки старости. 

Термояд. 

Коррекция орбит планет и астероидов потребует огромных затрат термоядерной энергии, наиболее доступным источником которой являются земные запасы ТИВ. Сырье ТИВ - тяжелая вода пока дорого, но в производстве легкой воды тяжелая - отход и этого отхода гарантированно хватит на тысячу лет, ну а затем его заменит солнечный гелий. 

Левода для всех. 

Раздел воды на легкую и тяжелую основан на том, что тяжелая вода менее летуча, а замерзает полностью уже при (+1.8°С). Рекордная для изотопов разница температур фазовых переходов легкой и тяжелой воды обусловлена рекордной (в процентах) разницей атомных весов изотопов водорода и особыми свойствами водородной связи, которая ассоциирует молекулы жидкой воды в кластеры. Природная вода обычно содержит от 0,01% до 0,04% тяжелой и такую малую примесь казалось бы проще всего выморозить, но в водных кластерах одну молекулу тяжелой воды окружают десятки молекул легкой и весь кластер замерзает при 0°C, правда кластеры с примесью тяжелой воды замерзают в первую очередь, на чем и основан раздел воды вымораживанием. Понятно, что отход - тяжелый лед содержит очень мало ТИВ. Отделить первую порцию от второй точно невозможно, что и обеспечивает нынешнею дороговизну леводы. 

А нельзя ли разбить кластеры и вымораживать чистый тяжелый лед при температуре, скажем, 1°C? В природе данный процесс идет. Кластеры воды диссоциируют. И хотя на холоде этот процесс слаб, все же, часть молекул воды всегда свободна. Вода в зимних водоемах нередко охлаждается почти до 0°C, вслед за чем свободные молекулы тяжелой воды начинают примерзать к камням льда образуя т.н. донный лед, весьма вредный по местным поверьям. 

Ясно, что полностью так разделить воду нельзя, но есть способ 100% разрушения кластеров холодной воды! Это пропуск ее через обратноосмотическую опресняющую мембрану, фильеры которой молекулы проходят строго по одной. Т.к. восстанавливаются кластеры не сразу, то поставив вплотную за мембраной решетку-кристаллизатор можно разделить безкластерную воду на леводу и чистый тяжелый лед. С учетом мизерности примеси тяжелой воды специального охлаждения такая выморозка не требует и главный расход энергии в процессе на обратный осмос, что позволяет прировнять цену леводы полученной из + нулевой воды к цене современной очищенной воды. 

Скандальная простота данной идеи раздела воды внушает смутные опасения неких подводных камней, но скорее всего, объяснение в ином - рождению идеи мешали два мощных стереотипа: сложности раздела изотопов и невозможности полного разбития кластеров воды без ее существенного нагрева (обычно кластеры воды разрушали или нагревом или ударами). 

Источники + нулевой воды. 

Господь дал нам два ее бездонных колодца: 

1. Талая вода. 

Это может быть вода с растопочных площадок городов, вода из хранилищ естественного снега и льда; можно и специально замораживать речную воду зимой, складировать, а летом получать талую воду (а заодно и холод для хранения продуктов). 

2. Вода полярных морей. 

На первый взгляд этот колодец заведомо менее удобен первого, но парадоксально оказывается идеальным для эры возобновляемой энергии. 

Плавучий полярный завод раздела воды. 

И Северный и Южный полярный океан хранят нулевую воду круглый год, хотя конечно, ее запасы мобильны и заводам по ее разделу надо дрейфовать вместе с ними. 

Какие же здесь плюсы: 

1. Для таяния необходимо солнечное тепло, поэтому заводы на его основе не могут иметь большой единичной мощности. Завод в океане может давать сотни миллионов тонн леводы в год. 

2. Полярный океан богат энергией ветра, волн, разности температур воды и воздуха. В отличие от населенных районов местная энергетика никому не помешает. 

3. Чистая вода идеальный груз - экологична, не портится и не горит, что позволит везти ее потребителю мегатанкерами - танкерами дедвейтом более миллиона тонн с несколькими энергоустановками. 

а) Ветроэлектрическая. Огромная осадка позволит брать ветер с большой высоты, где он есть почти всегда; 

б) Рекуперационная. Энергия движения судна в основном переходит к двум бурунам от носа от носа судна. Эти буруны разрушают берега и мешают судоходству. Поймать буруны можно установив параллельно бортам две волновые ГЭС, что сделает мегатанкер тримараном, а буруны мизерными. 

в) Энергия разности температур в танках и за бортом. Здесь будут два варианта: танкер с балластом и с леводой. 
Балластную воду надо греть в солнечных мегабойлерах (лиманах закрытых пленкой или стеклом). А ток дает термоэлектрический эффект, т.к. корпус мегатанкера будет трехслойным: внешние слои - термопара, внутренний - изолятор. 
Левода будет заливаться нулевой температуры, а за бортом вода большую часть пути и на стоянке в порту будет намного теплее. Увеличить этот энергоресурс можно заморозив часть леводы, пропуская в танкере по трубам глубинную воду с температурой до -1,5°С. В порту приписки мегатанкер будет служить и плавучим водохранилищем и электростанцией, вырабатывающей ток всеми своими установками. Т.о. мегатанкер можно рассматривать как электростанцию, утилизирующую разность температур между широтами. 

А не слишком ли энергозатратно опреснение морской воды? Слава Богу, нет. 

Во-первых, полярная вода солена менее вод других широт. 

Во-вторых, есть шанс более чем на порядок снизить энергозатраты, перейдя к квазибиологическому процессу (биота опресняет раз в 20 эффективнее лучших обратноосмотических опреснителей). Хитростей у биоты две: если заводы опресняют, продавливая воду через мембрану, из-за чего концентрация соли перед мембраной весьма высока, то биомембраны всасывают воду из большого объема и соленость близ них растет слабо. Кроме того, люди теряют энергию при разрушении водных кластеров, а биота вытаскивает молекулы воды из кластера по одной, без потерь катализаторами-ферментами. На плавучем заводе квазибиологический процесс будет иметь следующую схему. Свернутая в трубу мембрана опускается в море, отсасывая пресную воду с минимальным давлением. Солевую пленку близ трубы разрушает ультразвук. В таких условиях фильеры засоряться не должны (если, конечно, опресняемая вода была предварительно профильтрована). Опреснять полярную воду лучше на сравнительно небольших плавучих заводах, что позволит полнее снимать рассеянную энергию океана и облегчает отвод отхода - рассола.

Завод по разделу воды (и заливки мегатанкеров) может быть один на всю опресняющую флотилию. На плавучей базе также должны быть созданы условия для рекреации экипажей всех занятых в проекте судов. В этом проекте главная нерешенная задача - создание квазибиологических мембран и организация их массового производства. 

Теплый проект. 

Для полного перевода человека на леводу нужна дешевая теплая технология ее выработки. Господь учел и это! Раздел воды, идущей при любой температуре, я назвал шлакинг. Вот его теория. Рекордная разница температур фазовых переходов изотопных фракций воды, как уже упоминалось, вызвана особенностями водородной связи. Водородная связь есть у многих веществ, среди которых есть и соединения, устойчивые лишь в твердой фазе (распадающиеся в жидкой). Значит будет некий критический температурный интервал, при котором будет существовать только тяжело-изотопная фракция такого соединения. Вещества с водородной связью часто синтезируют реакцией некоего предшественника (далее именуемого кошлак) с водой. При этом водородная связь наследуется от воды, и, если прореагировавшая молекула воды была тяжелой, то образуется тяжелая легкоплавкая форма, а с молекулой леводы - легкая тугоплавкая. Значит, в критическом температурном интервале будет устойчива только твердая тяжелая форма - шлак, а легкая распадется с выделением леводы и кошлака. 

Для шлакинга надо закрепить кошлак на решетчатую матрицу и пропускать через нее воду. Левода пройдет матрицу, а тяжелая вода образует шлак на матрице. Регенерировать матрицу (кошлак) надо нагревом. Если перед нагревом матрица была просушена, то распад шлака дает чистую тяжелую воду и кошлак. 

Веществ, способных работать кошлаком много, и среди них можно выбрать варианты, критические интервалы которых, охватывают весь спектр возможных температур сырьевой воды. Каждая матрица конечно должна нести лишь один вид кошлака, и будет работать только в диапазоне температур своего критического интервала. При смене температуры сырьевой воды, матрица меняется. Варианты молекул кошлака отличаются числом атомов углерода и разными функциональными группами. 

Сам шлакинг требует энергию только на регенерацию кошлака, но, вероятно, воду перед шлакингом надо будет очищать обратным осмосом, что продлит срок службы матриц и повысит полноту раздела воды за счет роста ее реакционной способности при декластеризации. В любом случае, расходы на шлакинг будут одного порядка с холодными технологиями. 

Левода и экологический кризис. 

Геофилика лечит все болезни земли: засорение и эрозию почвы, гербицидов, смыв удобрений, пыльных бурь и огромный расход топлива на обработку почвы. Высочайший урожай, отсутствие сорняков и возможности выхода наверх из почвы вредителей минимизирует использование инсектицидов. В городе геофилика, закрыв газоны, снизит образование пыли и грязи, облегчит уборку. Все это снизит потребность в детергентах. 

Энергетике левода дает: мегатанкер, рост КПД биоконверсии, удешевление и рост объемов производства биомассы (за счет поднятия КПД фотосинтеза). Все это резко увеличит выгодность биоконверторов, которые станут повсеместны, что позволит утилизировать пока пропадающие биологические отходы. Интенсификация биопроцесса мышления ускорит прогресс, позволит быстро решать любые разрешенные проблемы и, разумеется, снизит число катастроф из-за «человеческого фактора». 

Социальные проблемы. 

Повсюду лучшие умы озабочены ростом бездуховности и поиском новых национальных идей. Но глобализация требует глобальных идей, главная из которых - борьба с хаосом (ростом энтропии). Упорядочивание - суть жизни, а значит оно должно стать целью и ее авангарда разума. 

Наше оружие здесь - ускорение прогресса, рационализация экономики, быта, распределения ресурсов и числа жителей. 

Перевод человечества на леводу как раз в русле этих задач, попутно привлекая обещанием здоровья и роста качества жизни. Поэтому он идеальный, естественный путь объединения планеты, а также элиты с народными массами. 

Главный враг проекта - эгоизм. Кто-то, не дожидаясь дешевой леводы, начнет переводить энергоресурсы, делая дорогие леводу и пищу на ее основе, что чревато углублением нынешних экологических и экономических кризисов.