Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Die MakeShift-Herausforderung: Trinkwasser

[Diese "MakeShift Challenge" -Spalte erschien ursprünglich in Make: Volume 03, 2005.]

Das Szenario

Es ist leicht zu vergessen, dass der Zugang zu Trinkwasser für den größten Teil der Welt ein Luxus ist. Sie werden auf einer Reise in ein ländliches Dorf in Ostasien daran erinnert. Sie erfahren von den Einheimischen, dass ihre Wasserversorgung kontaminiert ist - die Ursache für die jüngsten Krankheiten, die sich nach Cholera und Ruhr auslassen. Abgesehen von Schmutz, Abwasser, Bakterien und Parasiten vermuten Sie andere Verunreinigungen wie Arsen und Benzol durch industrielles Ablagern viele Kilometer flussaufwärts. Idealerweise sollte niemand dieses Wasser trinken, aber die Dorfbewohner sind nicht bereit, umzuziehen.

Die Herausforderung

Erstellen Sie eine Behelfslösung, um das Wasser zu filtern und zu reinigen. Die Lösung sollte dauerhaft sein und 20 bis 30 Personen mit Trinkwasser versorgen können. Zu den zur Verfügung stehenden Werkzeugen und Materialien gehören, was aus der Umgebung und den Artikeln auf Ihrer Angebotsliste angemessen extrahiert werden kann. Sie haben 48 Stunden.

Versorgungsliste

  • (2) Fässer
  • (1) Fahrrad mit Reifenpanne
  • (1) Autobatterie
  • (6) 1-Liter-Plastikflaschen Wasser
  • Verschiedene Längen von Bambusröhrchen (1 "bis 3" Durchmesser)
  • Werkzeugvielfalt (Säge, Hammer, Zange, Handbohrmaschine)
  • Stahlwolle
  • Endlose Lieferung von Kokosnüssen
  • 10 US-Dollar in gemischten amerikanischen Münzen

MakeShift 02: Analyse, Kommentar und Gewinner von William Lidwell, 08. August 2005

Tragischerweise ist die Herausforderung MakeShift 02 nur zu plausibel: Sie besuchen ein ländliches Dorf in Ostasien, in dem die Wasserversorgung kontaminiert ist. Schwere Krankheiten tauchen auf und breiten sich schnell aus. Die Dorfbewohner haben weder das Wissen noch die Ressourcen, um etwas dagegen zu unternehmen. Nun zur echten Herausforderung: Die Vereinten Nationen schätzen, dass weltweit rund 1,1 Milliarden Menschen gezwungen sind, aus unsicheren Wasserquellen zu trinken. Infolgedessen sterben jedes Jahr Millionen Menschen - die meisten von ihnen sind Kinder. Die häufigsten Schuldigen sind physikalische Verunreinigungen (z. B. Sediment und Schwebstoffe), biologische Verunreinigungen (z. B. Bakterien, Viren, Zysten und Parasiten) und chemische Verunreinigungen (z. B. Arsen und Benzol). Die schlechte Nachricht ist, dass diese Schadstoffe in praktisch jeder Wasserversorgung der Erde in irgendeiner Kombination vorhanden sind. Die gute Nachricht ist, dass mit etwas Einfallsreichtum und Bildung das meiste kontaminierte Wasser durch den kreativen Einsatz lokaler Materialien trinkbar gemacht werden kann. Darum geht es bei dieser MakeShift Challenge: Kreativität einsetzen, um ein wichtiges globales Problem zu lösen, und andere dazu erziehen, wie dies möglich ist. Vielen Dank an alle Machen: Leser, die diese schwierige und wichtige Herausforderung angenommen haben.

Analyse

Es gibt zwei grundlegende Ansätze für diese Herausforderung: (1) das Problem auf eine Weise lösen, die nichts mit den offensichtlichen Parametern des Problems zu tun hat, und (2) einen Weg finden, das kontaminierte Wasser zu reinigen.

Nur wenige Leser entschieden sich für den nicht naheliegenden Ansatz, der in diesem Szenario die Reinigung des kontaminierten Wassers und die Suche nach alternativen Trinkwasserquellen bedeuten würde. J. Crossen war einer der wenigen und beschreibt eloquent eine solche Quelle:

Ein großartiger Wasseraufbereiter hätte selbst produzierende, solarbetriebene Nanotechnologie und wäre auch billig. Eine Kokospalme! Die Bäume verwenden bereits eine Kombination aus Kapillarwirkung und semipermeablen Membranen, um das lokale Wasser zu reinigen, und sie verpacken es sogar in biologisch abbaubaren Flaschen. Das Wasser in einer gesunden jungen Kokosnuss (6 bis 9 Monate) ist vollkommen steril und enthält eine Mischung aus Elektrolyten und Nährstoffen, die der eines Sportgetränks ähnelt. Die Dorfbewohner werden nicht nur hydratisiert, sondern auch ihre Muskeln bleiben in Topform. Jede Kokosnuss enthält ungefähr 750 ml Wasser, und jeder Dorfbewohner benötigt mindestens zwei Liter Wasser pro Tag, so dass jeder Dorfbewohner ungefähr 2,5 Kokosnüsse pro Tag benötigt. Das bedeutet, dass das gesamte Dorf ungefähr 75 Kokosnüsse pro Tag benötigt. Dies ist ein guter Jahresertrag für eine einzelne Kokospalme. Mit einem kleinen Sicherheitsfaktor für schlechte Kokosnüsse und tote Bäume benötigt das Dorf einen Obstgarten mit etwa 400 Palmen, um das ganze Jahr über Trinkwasser zu erhalten.

C. Granier-Phelps befürwortete auch diesen "nussigen" Ansatz und bot ein detailliertes Verfahren zur effizienten Ernte der Kokosnüsse. Ich sollte feststellen, dass Granier-Phelps ein Abonnent aus Caracas, Venezuela, ist, der behauptet, "oft Kokosnüsse auf Passanten zu werfen". Ich denke, wir sollten ihn als Experten für dieses Thema betrachten. Hier ist sein Verfahren:

Drehen Sie die Münzen um, um zu bestimmen, wer jeden Tag die Kokospalmen besteigen kann. Klettern Sie den Kokosnussbaum. Dinge (Stöcke, Steine ​​oder Autobatterien) auf die Kokosnüsse zu werfen, werden nicht funktionieren ... glauben Sie mir. Verwenden Sie einen Gürtel oder schneiden Sie einen der Fahrradschläuche ab und wickeln Sie sich um den Stamm des Kokosnussbaums. Bewegen Sie den Gürtel mit beiden Händen nach oben und klettern Sie langsam mit den Fußbögen auf den Baum. Irgendwann können Sie es auch ohne Gürtel machen, aber Sicherheit geht vor.

Verwenden Sie eine Säge oder eine Machete, um die Kokosnüsse vom Baum zu schneiden. Lass sie auf den weichen Sand fallen; Vermeiden Sie, Dorfälteste zu treffen.

Klettere vom Baum herunter. Vermeiden Sie den Drang zu springen.

Öffnen Sie jede Kokosnuss mit einer Machete oder einer Kante der Autobatterie und versuchen Sie, das Kokosnusswasser nicht zu verschütten. Entfernen Sie zuerst die äußere dicke Haut und bewahren Sie sie in einem der Fässer für das nächtliche Lagerfeuer auf. Auf diese Weise werden Sie Dengue-Mücken fernhalten. Machen Sie ein kleines Loch in der harten Kokosnussschale, die nach dem Entfernen der Haut übrig ist.

Trinken Sie das Kokosnusswasser oder bewahren Sie es für später in einer der Wasserflaschen auf. Kokosnusswasser hält nicht lange an, schneiden Sie also nicht mehr Kokosnüsse ab, als Sie benötigen.

Öffnen Sie die harte Kokosnussschale und essen Sie die weiße Haut.

Machen Sie eine schöne Tasse oder Schüssel mit der harten Schale.

Wenn Sie das ganze Kokosnusswasser satt haben (obwohl Sie buchstäblich gesünder sein werden), nehmen Sie sich eine Auszeit, um über die Möglichkeiten nachzudenken, die in dem Artikel genannten giftigen Abfälle zu reinigen.

Genießen Sie Ihren neuen, gesünderen Körper. Bräune in der tropischen Sonne; lerne surfen.

Jegliche überschüssige Kokosnüsse, die von den Bäumen fallen, sollten in einem ausgewiesenen Bereich (mit Bambusrohren und Kabel aus Stahlwolle abgegrenzt) in den Fluss geworfen werden. Idealerweise nehmen sie das giftige Wasser auf, filtern das schlechte Material mithilfe der Hautfasern und speichern sauberes Wasser im Inneren. Verwenden Sie sie, wenn Sie jemals Kokospalmen ausgehen.

Vorausgesetzt, man kann die Dorfbewohner überzeugen, ihre Existenz auf Kokosnüsse zu zentrieren. Dies ist eine kurzfristig praktikable Lösung.Langfristig benötigt ein Dorf mit 20 bis 30 Einwohnern ungefähr eine Gallone pro Person pro Tag, um bequem leben zu können, insgesamt also 20 bis 30 Gallonen pro Tag. Und sie benötigen beinahe Trinkwasser für die Abwasserentsorgung usw. Die Kokosnusslösung erlaubt es uns, die Krise abzuwenden, aber sie gibt uns nicht die Leistung, die erforderlich ist, um eine Gesamtlösung zu sein. Was sind die Alternativen? Eine Zusammenfassung möglicher Ansätze wurde von J. Earnest zur Verfügung gestellt:

Da wir versuchen, ein Verfahren zur Reinigung von kontaminiertem Wasser zu entwickeln, ist es ein guter Ausgangspunkt, einige grundlegende Untersuchungen darüber durchzuführen, wie moderne Systeme in städtischen Wasseraufbereitungsanlagen eingesetzt werden. Die meisten Wasseraufbereitungsanlagen nutzen vier Hauptbehandlungsstufen. Filtration ist das Screening großer Partikel aus dem Wasser. Bei der Flockung werden Chemikalien zugesetzt, die Verunreinigungen in Form von Flocken einfangen. Schnelle Sandfilter entfernen dann die Flockenpartikel. Schließlich werden in der Desinfektionsphase Chlorgas, ultraviolettes Licht oder Ozon verwendet, um Mikroorganismen abzutöten, die den Prozess bisher überlebt haben. Andere Verfahren wie Umkehrosmose, Kochen / Destillieren, Kohlefilterung und Ionenaustauschsysteme werden in einigen Anlagen verwendet.

Dies ist eine schöne Liste und bietet einen guten Ausgangspunkt. Um die Alternativen zu organisieren, biete ich die folgende Mnemonik an: FADD für Filtration, Adsorption, Desinfektion und Destillation. Durch den intelligenten Einsatz dieser vier Methoden wird das meiste kontaminierte Wasser für das Trinken sicherer. Hier finden Sie eine kurze Übersicht, bevor wir uns einige Vorschläge ansehen.

Die Filtration funktioniert durch das Blockieren oder Einfangen von Verunreinigungen. Filter sind besonders effektiv zum Entfernen von physischen Verunreinigungen. Beispiele für Filter schließen Sand, Stoff und Holzkohle ein. Adsorption funktioniert durch Anhaften von Verunreinigungen an einer "klebrigen" molekularen Oberfläche. Es wird im Allgemeinen zum Entfernen chemischer Verunreinigungen verwendet, funktioniert jedoch auch für andere Arten von Verunreinigungen. Beispiele für gute Adsorbentien (chemisch "klebrige" Oberflächen) umfassen Aktivkohle und Eisenoxid (Rost). Desinfektion wirkt durch Abtötung biologischer Verunreinigungen. Sie können Wasser desinfizieren, indem Sie Chemikalien wie Jod oder Chlor hinzufügen oder kochen. Bei der Destillation wird das Wasser von Verunreinigungen abgetrennt, indem es verdampft und anschließend kondensiert wird. Das Verfahren entfernt alle physikalischen und biologischen Verunreinigungen und chemischen Verunreinigungen, deren Siedepunkt über dem von Wasser liegt. Jede dieser Methoden hat ihre Stärken und Schwächen. Der Schlüssel wird darin bestehen, die verschiedenen Ansätze angesichts des kurzen Zeitrahmens und der begrenzten verfügbaren Ressourcen zu berücksichtigen. Schauen wir uns zuerst an, was oft als Sand- oder Schichtenfilter bezeichnet wird. F. Valica beschreibt ein solches Design:

Holen Sie sich ein paar Dorfbewohner, um die Kokosnüsse zu reinigen, und sparen Sie Fleisch und Wasser für Lebensmittel. Behalten Sie die Muscheln und kratzen Sie die Haare von den Kokosnussschalen ab.

Starten Sie ein Feuer und verbrennen Sie die Kokosnussschalen, bis Sie Asche / Kohle bekommen. Dies kann länger dauern, als ich hier vorgesehen habe, aber Sie können alles außer dem Filter in der Zwischenzeit erstellen.

Reinigen Sie die Innenseite eines drei Meter langen Rohrs mit einem Durchmesser von zwei Zoll. Schneiden Sie zwei zwei Zoll große Ringe vom Fahrradreifen ab. Ziehen Sie den Stoffsitz vom Fahrrad ab. Wenn es einen harten oder undurchlässigen Sitzbezug hat, suchen Sie nach einem Tuch. Ziehen Sie dieses Tuch über das Ende des Bambusrohrs und spannen Sie das Gummiband des Fahrradrohrs darum. Verwenden Sie einen Bambusschlauch mit größerem Durchmesser, um einen schnelleren Fluss zu erzielen, wenn der Fahrradschlauch größer ist.

Füllen Sie die Hälfte des Röhrchens mit erbsengroßen (oder kleineren) Kokosnussstückchen. Kokosnusskohlenstoff hat mehr Mikroporen als herkömmliches Holz, Kohle oder Braunkohlenkohle.

Reinigen Sie den Wechsel mit Stahlwolle und legen Sie ihn in den Filter. Wenn Sie alle Pfennige haben, reiben Sie mit der Stahlwolle oder einer Feile / einem Stein Kupfer ab und legen Sie das Zink frei. Obwohl es sich nicht um reine Legierungen handelt, sollten die unterschiedlichen Metalle einen Redux-Prozess erzeugen und den Chlorgehalt reduzieren, Eisen- und Wasserstoffionen anziehen und Schwermetalle entfernen. Laut der FDA sind Zink und Kupfer ohnehin gut für Sie, obwohl Sie durch diesen Prozess möglicherweise nur eine Spurenmenge erhalten. Packen Sie nun den Rest des Bambusfilters mit Kokoshaar für die mechanische Filtration. Ich würde hier wahrscheinlich keine Stahlwolle verwenden, da sie rosten würde. Bedecken Sie die Oberseite des Filters mit dem Tuch und verwenden Sie den zweiten Gummiring als Gummiband, um ihn festzuhalten. Der Filter sollte jetzt fertig sein:

Reinigen Sie beide Fässer mit Stahlwolle. Sie wissen nicht, was dort gelebt hat. Mit Kokoswasser spülen. Schneiden Sie ein Loch in den Boden von einem, um den Bambusfilter aufzunehmen. Machen Sie es etwas kleiner als der Filter, so dass der Fahrradschlauch als Dichtung zwischen dem Lauf und dem Bambus fungiert.

Schneiden Sie das hintere Ende des Fahrrads ab und stellen Sie es auf einige Felsen. Setzen Sie das zweite Fass auf. Ordnen Sie die Fässer so an, dass das erste Fass in das zweite (durch den Filter) gießt.

Gießen Sie Flusswasser in das erste Fass und lassen Sie es bis zum zweiten durchlaufen. Dann kochen Sie das Wasser im zweiten Fass. Gießen Sie abgekochtes Wasser in Behälter und kühlen Sie es ab.

Dies ist die erste Stufe in Valica's Reinigungssystem und ein gutes Beispiel für die Funktionsweise eines Schichtfilters, obwohl er mit der elektrochemischen Schicht eine Kerbe erzielt. Dieser Filter sollte beim Entfernen der meisten physikalischen Verunreinigungen und einiger biologischer Verunreinigungen wirksam sein. Seine zweite Stufe kocht das Wasser, wodurch die biologischen Schadstoffe wirksam abgetötet werden. Mit dem Design ist es jedoch nicht so gut für Arsen und Benzol. Um diese chemischen Verunreinigungen anzugehen, müssen wir sie mithilfe von Adsorbentien oder Destillation vom Wasser trennen. A. Thornton verwendete zwei Adsorbensschichten in seinem Design:

Wenn das Problem Arsen ist, ist es eine ziemlich wirksame Behandlungsmethode, es mit Eisenoxid zu adsorbieren. Ich wette, dass der Fahrradrahmen ziemlich rostig ist, und ich bin sicher, dass es aus Stahl ist, nicht aus Aluminium. Feilen Sie Rost ab. Und wenn es noch nicht rostet, feilen Sie etwas Stahl ab und kochen Sie es in einer Pfanne. Lassen Sie die Feilspäne eine Weile in der Sonne liegen und tun Sie im Allgemeinen alles, was Sie tun können, um sie schnell zu oxidieren. Eisenoxid wird das meiste Arsen herausnehmen, aber es schmeckt nicht besonders gut und verfärbt das Wasser. Wir können dies jedoch verbessern und viele verbleibende Unreinheiten durch eine abschließende Filtration mit Aktivkohle entfernen. Wo bekommen wir Aktivkohle? Sowohl Bambus- als auch Kokosnussschalen sind ausgezeichnete Quellen. Machen Sie einen Hügel aus Kokosnusshülsen. Bedecken Sie es mit Kokosnussblättern. Ein Feuer unter ihm beginnen und brennen lassen; gießen Sie gelegentlich Wasser darauf, um Dampf zu erzeugen, aber nicht genug, um es herauszuwischen. Nach einiger Zeit wird die Holzkohle am Boden des Hügels aktiviert, weil sie in einer sauerstoffarmen Umgebung verbrannt hat. Zerquetsche es und du kannst es in deinen Filter legen.

Thorntons eins zu zwei Schläge, Rostschichten und Aktivkohle zu verwenden, würde die chemischen Verunreinigungen gut entfernen. Interessanterweise mischen Sie viel Rost und Sand miteinander und Sie erhalten eine bessere Saugfähigkeit als Aktivkohle - in der Größenordnung von 25%! Einfach und effektiv. Im Gegensatz dazu ist Aktivkohle, obwohl sie fast magisch ist, eine Vielzahl von Verunreinigungen zu entfernen, nicht einfach herzustellen. Wie Thornton feststellt, ist das Ausgangsmaterial kein Problem: Kokosnussschalen. Sie können einfache Holzkohle herstellen, indem Sie einfach eine Reihe von Kokosnussschalen (oder Bambus usw.) in Brand setzen. Das Aktivieren der Holzkohle ist der schwierige Teil. Um Holzkohle zu aktivieren, müssen Sie alle Teerrückstände und nicht kohlenstoffhaltigen Verunreinigungen entfernen, die die Poren verstopfen. Dafür gibt es zwei grundlegende Möglichkeiten: (1) Die Holzkohle in einer sauren Lösung einweichen und dann einige Stunden bei hohen Temperaturen garen Protokoll. Methode 1 kann unter primitiven Bedingungen möglich sein. Methode 2 wäre unter primitiven Bedingungen innerhalb von zwei Tagen sehr schwer zu bewerkstelligen. Schauen wir uns Vorschläge für die Herstellung von Aktivkohle mit beiden Methoden an. V. Forgione beschreibt ein Verfahren zur Aktivierung der Holzkohle mit Säure aus der Autobatterie:

Öffnen Sie die Entlüftungsdeckel der Batterie vorsichtig. Die Einheimischen sollten einen Plastikbehälter haben, um die Säure aus der Batterie zu sammeln. Füllen Sie die Säure vorsichtig in den Behälter. Jetzt sollten Sie je nach Größe der Batterie zwischen 1,8 Liter und über 4 Liter Säure haben. Sagen wir einfach, wir brauchen nur 1 Liter Säure, da mehr Trinkwasser zu viel kostet. Batteriesäure besteht zu etwa 36% aus Schwefelsäure und zu 64% aus Wasser. Wir sollten 2 Liter Wasser in Flaschen verwenden, um die Säure auf 9% zu senken. Wenn Sie Säure mit Wasser mischen, fügen Sie die Säure zum Wasser hinzu, NICHT WASSER ZU SÄURE. Heiße Säure wird spritzen! Füllen Sie 2 Liter Wasser in einen anderen Plastikbehälter, den die Einheimischen zur Verfügung gestellt haben, und fügen Sie langsam langsam Säure hinzu. Sie haben 3 Liter Säure und das sollte genug Holzkohle für unseren Gebrauch behandeln. Die Holzkohle in der Säure einweichen und dann im Holzkohlenhaufen aufwärmen. Mit etwas Glück wird dadurch genügend Kohle freigesetzt, um Arsen und Benzol aus dem gefilterten Wasser zu entfernen.

Wenn Sie die Säurelösung richtig eingestellt und lange genug gekocht haben, haben Sie eine gute Chance, eine Menge Kohle zu aktivieren. Methode 2 beinhaltet das Erhitzen von Dampf auf 1.800 ° F - keine kleine Leistung in einer primitiven Umgebung. Zu den besten Vorschlägen gehörte Herr Kissler:

Die letzte Zutat in der zweiten Stufe der Wasseraufbereitung ist Aktivkohle. Sie müssen einen Apparat bauen, um den Kohlenstoff herzustellen, und die Dorfbewohner über den Gebrauch informieren.

Nehmen Sie das erste große Fass und bohren Sie mit dem Bohrer fünf zwei Zoll große Löcher in den Boden. Machen Sie ein 2-Zoll-Loch in der Seite des Fasses in der Nähe des oberen Endes, groß genug, um einen Bambusschlauch mit mittlerem Durchmesser eng anliegend anzubringen. Nehmen Sie das Oberteil vom Fass ab und bewahren Sie es auf. Dieses Fass wird zur Herstellung der Aktivkohle verwendet.

Nageln Sie ein schweres Stück Rinde an einer Ecke oberhalb des Lochs, drei bis vier Zoll im Quadrat. Dies wird verwendet, wenn nötig, um das Loch abzudecken. Biegen Sie den Nagel im Inneren des Laufs, damit er nicht herauskommt. (Wenn Sie aus irgendeinem Grund einen Hammer, aber keine Nägel mitgebracht haben, können Sie die Rinde einfach um die Oberseite des Fasses binden und sie bei Bedarf über das Loch schieben.)

Stellen Sie das Fass auf ein paar Felsen, so dass der Boden eben und hoch genug ist, damit Luft in die Löcher im Boden eindringen kann.

Bohren Sie ein identisches Loch in die Seite des zweiten Fasses, damit der Bambusschlauch die beiden verbinden kann. Stellen Sie dieses Fass auf eine kleine Grube, in der ein Feuer erzeugt und aufrechterhalten werden kann. Dieses Fass wird zu zwei Zwecken verwendet: Es erwärmt das gefilterte Wasser und tötet verbleibende Bakterien ab. Der erzeugte Dampf wird in das erste Fass geleitet, um die Kohle im Inneren zu aktivieren.

Nehmen Sie vorerst die Bambusröhre aus dem ersten Fass. Setzen Sie das Kind in den Boden des Fasses und zünden Sie es an. Wenn Sie aus irgendeinem Grund keinen Zugang zum Feuer haben, können Sie mit der Autobatterie ein Feuer auslösen, indem Sie * vorsichtig * einen Stahlwollestrang zwischen den beiden Terminals platzieren, um einen Funken zu erzeugen.

Sobald Sie ein gutes Feuer haben, fügen Sie die Kokosnussschalen zum Fass hinzu. Verpacken Sie sie nicht fest: Zwischen ihnen muss ein Luftraum vorhanden sein.

Sobald das Feuer stark ist, häufen Sie Schmutz um die Basis, um den Luftzugang einzuschränken. Lassen Sie etwa vier Zoll Abstand. Setzen Sie den Deckel auf das Fass und lassen Sie das Loch in der Seite offen, damit der Rauch austreten kann.

Ein dichter weißer Rauch tritt eine Zeit lang aus dem Fass. Knallen Sie an der Seite des Fasses nach Bedarf ein, um sicherzustellen, dass sich die Schalen bewegen und alle gleichmäßig brennen.

Wenn der Rauch von weiß zu einem dünnen bläulichen Farbton wechselt, wurde das meiste Wasser verdrängt und die Holzkohle brennt. Schließen Sie die Lücke im Boden mit Erde an und verstopfen Sie das Loch in der Seite mit der Rindenbedeckung. Füllen Sie alle Lücken mit Erde, um eine luftdichte Abdichtung herzustellen. Die verbleibende Verbrennung dauert etwa vier Stunden.

Lassen Sie den versiegelten Lauf einen halben Tag stehen. Stecken Sie dann die Bambusröhre in die Löcher an den Seiten der beiden Fässer, damit sie miteinander verbunden sind. Füllen Sie das abgefüllte Wasser in das zweite Fass und schließen Sie den Deckel fest. (In Zukunft werden die Dorfbewohner ihr gefiltertes Wasser verwenden. Sie müssen große Steine ​​auf die Deckel beider Fässer legen, damit der Druck des Dampfes die Spitzen nicht abdrückt. Entfernen Sie außerdem den Schmutz um das Wasser Boden des ersten Fasses, um Dampf abzulassen, sobald er die Holzkohle passiert hat - dies wird dazu beitragen, dass der Dampf die Luft im Holzkohlefass verdrängt.

Zünde ein Feuer unter dem zweiten Fass an (das mit dem Wasser darin). Dadurch wird das Wasser erhitzt und Dampf und Druck erzeugt. Der Dampf und der Druck helfen, die Holzkohle im anderen Fass zu aktivieren. Lass das mindestens eine Stunde gehen.

M. Kisslers "Pressure Cooker" für Aktivierungskohle

Könnte dies in ein paar Tagen funktionieren? Ich bin skeptisch, dass eines der vorgeschlagenen Systeme zur Überhitzung von Holzkohle in zwei Tagen funktionieren könnte. Es stellt sich jedoch heraus, dass es in Kisslers Fall wahrscheinlich keine Rolle spielt. Der Grund ist, dass er geschickt ein anderes Filtermaterial eingebaut hat, das genauso wirksam ist wie Aktivkohle:

… Eine andere Gruppe von Dorfbewohnern eine große Menge der Wasserhyazinthenpflanzen der Region sammeln. Wasserhyazinthen sind ein Unkraut, das in fast jedem Wassersystem auf allen Kontinenten vorkommt und besonders in Ostasien verbreitet ist. Es wurde festgestellt, dass seine getrocknete und gepulverte Wurzel ein hervorragendes Absorptionsmittel für Arsen in Wasser ist. Einem Bericht der Royal Society of Chemistry zufolge reduziert das Filtern von Wasser mit dem Unkraut den Arsengehalt des Wassers unter die Standards der Weltgesundheitsorganisation. Lassen Sie die Dorfbewohner trocknen und zerstoßen Sie die Wurzeln.

Die unwiderrufliche Wasserhyazinthe gilt als Biogift für die meisten Ökosysteme der Erde und ist ein hervorragender Filter. Wenn es noch nicht in Ihrem Teil der Welt ist, wird es wahrscheinlich bald sein. Auf jeden Fall ist es definitiv in Ostasien präsent und wäre sehr effektiv bei der Entfernung chemischer Verunreinigungen. Schließlich gibt es Ansätze, die die Destillation nutzen. Das Problem bei der Destillation betrifft die chemischen Verunreinigungen. R. Karnesky beschreibt das Problem:

Während kochendes Wasser Bakterien abtöten kann, ist Benzol flüchtiger und Arsen weniger flüchtig als Wasser. Daher ist es weder bei der Herstellung noch beim Aufkochen wirksam, um alle Verunreinigungen zu entfernen. Ein Aktivkohlefilter entfernt die meisten Verunreinigungen in einem Schuss. Sie haben nicht zufällig eine davon, oder? Zum Glück haben Sie reichlich Kokosnüsse, deren Muscheln ein beliebter Weg sind, Aktivkohle zu erhalten.

Wenn Karnesky „flüchtiger“ und „weniger flüchtig“ sagt, bezieht er sich auf die Siedepunkte der Chemikalien bezogen auf den Siedepunkt von Wasser. Der Siedepunkt von Wasser beträgt 212 ° F. Arsen ist "weniger flüchtig" als Wasser, weil es einen höheren Siedepunkt hat (1137 ° F). Benzol ist "flüchtiger" als Wasser, da es einen niedrigeren Siedepunkt hat (176 ° F). Die Folge davon ist, dass das Kochen einer Wasser-Benzol-Arsen-Lösung zuerst das Benzol, dann das Wasser und dann das Arsen verdampfen würde (vorausgesetzt, Sie könnten es auf eine so hohe Temperatur bringen). Beginnen wir also mit all dem, was aus dem Weg ist, mit dem Design von B. Doom Solar Still:

Meine Lösung basiert auf der Kondensation des nicht trinkbaren Wassers. Wenn das Wasser verdampft und in einem sauberen Behälter kondensiert wird, werden Abwasser, industrielle Verschmutzungen und Parasiten vom Wasser getrennt. Eines der Fässer steht in der Sonne und ist fast vollständig mit Wasser gefüllt. Sonnenwärme erhöht die Wassertemperatur und erhöht die Luftfeuchtigkeit der im Fass eingeschlossenen Luft. Die feuchte Luft entweicht durch Entlüftungsöffnungen, die in die obere Oberfläche des Fasses eingeschnitten sind, und strömt durch Bambusschäfte zu den umgedrehten Plastikflaschen, die die Schächte verschließen. Die Flaschen werden etwas kühler gehalten, und das Wasser in der feuchten Luft kondensiert dort und sammelt sich im Boden der Flaschen. Der Wasserstand muss auf einer Höhe gehalten werden, die die Oberfläche der Wasser / Luft-Verbindung maximiert, um die Verdampfung zu erleichtern. Zu diesem Zweck wird an einem Ende in der angegebenen Höhe ein Loch gebohrt und mit einer mit Kokosnussschale verschlossenen Kokosnussschale verstopft.

Abbildung 3.B. Doom´s Solar Still

Stills sind einzigartig in ihrer Fähigkeit, gleichzeitig alle physikalischen und biologischen Verunreinigungen sowie alle chemischen Verunreinigungen zu entfernen, die weniger flüchtig sind als Wasser. Stills sind auch ziemlich einfach zu bauen und beginnen schnell zu arbeiten. Dies sind wichtige Faktoren, wenn die Bedingungen primitiv sind und die Zeitleiste kurz ist. Doom's würde immer noch alles außer Benzol entfernen. Flüchtige Chemikalien haben nicht nur niedrigere Siedepunkte als Wasser, sondern auch niedrigere Verdampfungspunkte. Dementsprechend verdampfte das Benzol zuerst in die Flaschen, kondensierte dann mit dem Wasser und gab den Dorfbewohnern Benzin-Wasser. Nicht gut. Das zweite Problem betrifft die Ausgabe. Die Berechnung der Verdunstungsraten ist ein unordentliches Geschäft, aber ein kurzer Back-of-the-Envelope-Beute lässt mich denken, dass dieses System nur etwa 3 bis 5 Gallonen pro Tag produzieren würde. Es gibt Möglichkeiten, mit dem Benzolproblem umzugehen. Das Ausgabeproblem ist für ein auf Verdampfung basierendes System schwieriger. Es ist ein gutes Design und mit ein paar Änderungen wäre es ein Gewinner. Thornton bot zwei solche Verbesserungen an. Er schlug ein traditionelleres feuergeheiztes Still-Design vor, das das Benzol-Problem mit einem alten Trick der chemischen Technik (und Mondschein) ansprach:

Jetzt heizen Sie Ihr Fass über dem Feuer, das Sie gemacht haben, und achten Sie darauf, es so weit vom Feuer entfernt zu halten, dass es das Fass nicht verbrennt. Ihr Wasser beginnt zu kochen; Dampf wird die Kolonne aufsteigen, auf der Stahlwolle rekondensieren und in das Fass zurücktropfen. Irgendwann wird jedoch Dampf aus der Oberseite austreten und Sie werden aus dem Rohr strömen. Sie möchten wahrscheinlich das erste bisschen Flüssigkeit wegwerfen, die dort herauskommt. Wenn Sie dort beispielsweise Benzol haben, kocht es bei etwa 80 Grad Celsius. Dies wird zumindest bei der Ethanoldestillation als Wegwerfen der Köpfe bezeichnet. Sobald Sie einen guten Strom in Gang gesetzt haben, ist dies hauptsächlich Trinkwasser, und wenn die Dorfbewohner ihn tranken, würde er sie wahrscheinlich nicht schnell töten. Die meisten biologischen Dinge sind durch das Kochen abgetötet worden, und die meisten chemischen Verunreinigungen haben ausreichend unterschiedliche Siedepunkte, so dass sie durch Wegwerfen der Köpfe und Nichtlaufen der Stille, bis sie vollständig trocken sind, im Allgemeinen auch zurückgelassen werden. Wenn Sie hier aufhören müssten, wäre das eine anständige Notlösung.

„Den Kopf wegwerfen“ kann eine sehr effektive Methode sein, um den benzolreichen Teil der Lösung zu entfernen.Außerdem ist die spezifische Dichte von Benzol niedriger als die von Wasser. Das bedeutet, dass wenn Sie das Kondenswasser in einer ungestörten Umgebung stehen lassen, der größte Teil des verbleibenden Benzols nach oben steigt. Da die Verdampfung ein Oberflächenphänomen ist (im Gegensatz zum Sieden, das in einer Flüssigkeit auftritt), wird das Benzol zuerst verdampfen.

Ein Ansatz wäre also, eine Brennblase zu verwenden, den Kopf wegzuwerfen, um das meiste Benzol zu entfernen, und das verbleibende Lösungsgas für einen Tag in einem offenen Fass abzulassen, oder es zu kochen, um verbleibendes Benzol abzubrennen. Ziehen Sie Wasser aus dem Boden des Fasses (um sicherzugehen), und es sollte trinkbar sein. Füllungen erfordern auch weit weniger Wartung als ein Filter (z. B. kein Reinigen oder Ersetzen von Materialien) und funktionieren auf zuverlässige, messbare Weise. Die zwei Hauptprobleme bei der Destillation: (1) Sie benötigen im Vergleich zu einem Filter viel Energie, um die erforderliche Leistung zu erzeugen, und (2) sie sind nur etwa 20% effizient und benötigen fünf Gallonen kontaminiertes Wasser, um eine Gallone zu produzieren destilliertes Wasser. Gibt es eine Möglichkeit zu sagen, wie viel Benzol noch vorhanden ist? Benzol ist klar und farblos, hat aber einen ausgesprochen süßen Geruch. Die meisten Menschen können Benzol in Wasser zu zwei Teilen pro Million riechen. Benzolkonzentrationen in Wasser von mehr als fünf Teilen pro Milliarde werden für das Trinken als unsicher angesehen. Es genügt zu sagen, dass, wenn Sie an diesem Punkt Benzol riechen können, Sie das Wasser nicht trinken sollten und mit dem Klettern von Kokospalmen beginnen sollten. Nun, da uns schwindlig wird von der Aussicht, Benzol zu schnüffeln, ist jetzt ein guter Zeitpunkt zum Schließen.

Fazit

Angesichts einer Frist von zwei Tagen, bei der die Menschen bereits krank werden, ist die Wasserentnahme aus Kokosnüssen die beste kurzfristige Lösung. Es liefert reines Trinkwasser mit minimalen Kosten und Komplexität. Langfristig benötigt ein Dorf jedoch Wasser für die Abwasserentsorgung, zum Waschen, Kochen usw. - mehr Wasser als vernünftigerweise aus Kokosnüssen gewonnen werden kann. Lass sie also kurzfristig Kokoswasser trinken, aber langfristig brauchen wir eine bessere Lösung.

Eine Form von schnellem Sand oder biologischem Filter mit einer Kombination aus Sand, Kies und Kohle ist eine logische Wahl. Idealerweise möchten Sie die Kohle aktivieren. Ich bin skeptisch, ob Kohlenstoff in einer primitiven Umgebung zuverlässig aktiviert werden kann. Soweit es möglich ist, bin ich skeptisch, dass es in zwei Tagen aktiviert werden kann. Hier ist der Vorschlag der Wasserhyazinthe besonders interessant. Die Anlage ist ein wirksamer Filter sowohl in lebender als auch in Pulverform. Ein mit Wasserhyazinthen gefülltes Becken könnte also nicht nur ein Element in einem Sedimentfilter sein, sondern auch eine einfache und effektive langfristige Komponente einer Gesamtstrategie für die Wasseraufbereitung sein. Dies ist auch eine gute Unterstützungsstrategie für den Fall, dass Sie die Kohle nicht vollständig aktivieren. Ein für alle Filtrationsstrategien innewohnendes Problem ist, dass es keine einfache Möglichkeit gibt, zu testen, in welchem ​​Umfang das Wasser trinkbar ist, außer wenn man es trinkt und sieht, ob man krank wird. Hier bringt die Destillation entscheidende Vorteile. Durch Destillation können Sie alle Verunreinigungen mit Ausnahme flüchtiger Chemikalien (in diesem Fall Benzol) sichtbar und zuverlässig entfernen. Und wie oben beschrieben, gibt es Möglichkeiten, mit Benzol umzugehen.

Ein konservativer Ansatz wäre, wenn die Dorfbewohner die Kokosnüsse als Trinkwasser verwenden und das destillierte oder gefilterte Wasser für die Abwasserentsorgung und andere Bedürfnisse verwenden. Längerfristig bevorzuge ich das beschriebene Destillationsverfahren der Filtration. Es ist eine einfache Methode, die die Dorfbewohner anwenden können, um konsistente Ergebnisse zu erzielen. Wenn Sie den Filtrationsweg wählen, sollten Sie gegebenenfalls Eisenoxid- und Wasserhyazinthen verwenden. Sie sind so effektiv wie Aktivkohle und benötigen viel weniger Energie zum Einarbeiten. Aktiviere Holzkohle, wenn du Zeit und Kung Fu hast, um es zu tun! Allgemeine Faktoren, die bei allen Lösungen zu berücksichtigen sind: Zeit zur Entwicklung, Produktionsrate, Wirksamkeit beim Entfernen aller Arten von Verunreinigungen, Zuverlässigkeit, Testbarkeit, Ressourcen, Einfachheit, Langlebigkeit, Übertragbarkeit der Prozesse und Sicherheit.

Gewinner

Ich möchte mich noch einmal bei allen bedanken, die Lösungen für die Herausforderung MakeShift 02 eingereicht haben. Die Einsendungen waren sehr kreativ und durchdacht, und es war keine leichte Aufgabe, zwei Gewinner aus der Gruppe auszuwählen.

Gewinner erhalten Machen: T-Shirts zum Feiern und Zeigen ihrer einzigartigen Genialmarke und des ultimativen MakeShift Master-Tools - dem SWISSMEMORY USB Victorinox 512MB -, das sich auch zum Wandern und Hacken eignet. Lobende Erwähnungen erhalten Ruhm und Anerkennung für ihre hervorragenden Beiträge. Im Gegenzug wir bei Machen: erwarten großartige Dinge. Gehe weiter und löse die Probleme der Welt!

Die Gewinner der MakeShift 02-Challenge sind ohne weiteres:

MakeShift Master - Plausibel: Adam Thornton MakeShift Master - Kreativ: Jesse Crossen „Schmutzdecke“ - Lobende Erwähnung: Vinny Forgione „A.A.B. Bussy ”- Lobende Erwähnung: Mac Cowell, Nick Cain, Barratt Park und Brandon Carroll„ Eichhorina Crassipes “- Ehrende Erwähnung: Mark Kissler

Herzlichen Glückwunsch an die MakeShift-Meister und die ehrenvollen Erwähnungen (Beifall… Lob und Verbeugung). Sie alle haben es sehr gut gemeistert, dieses schwierige Problem anzunehmen und Ihre Lösungen auf unterhaltsame und effektive Weise zu kommunizieren. Ich ermutige alle Leser, diese erfolgreichen Beiträge zu studieren und diesen Link mit Freunden zu teilen. Der erste Schritt zur Lösung dieses globalen Problems ist die Bildung. Helfen Sie also bitte, das Wort zu verbreiten. Und bis zur nächsten MakeShift-Herausforderung, glücklich machen!

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