[中配]德國如何在撒哈拉沙漠中利用科技生產數百萬升水

2016年,在撒哈拉沙漠乾燥的山坡上, 一支德國工程師團隊建造了巨型網架, 每個高達6米以上, 旨在在海拔超過2000的地方捕捉水分。 細小的霧滴在網架上凝結, 慢慢匯聚成清涼可飲用的水流, 這在這片乾旱的土地上曾被視為奢侈。 但是,是什麼讓德國人千里迢迢來非洲, 在山間掛起網架呢? 一個簡單的網架是如何將霧氣轉化為真正的水的呢? 讓我們在今天的視頻中與普通話科技一起探討。 數十年來,摩洛哥南部的反阿特拉斯地區, 幾乎被遺忘,困在撒哈拉沙漠的乾燥風中。 在這裡,降雨一年只發生幾次, 乾旱季節可能持續幾百天。 地下水正在枯竭, 剩下的水井又鹹且含有礦物質, 無法供人飲用。 約有60%的人口家中沒有自來水。 每天早上,婦女和孩子們需要穿越幾公里的岩石坡道, 只為從山谷下端帶回幾湖水。 水已成為一種負擔, 不僅影響日常生活,還影響教育、健康和農業。 具有諷刺意味的是, 清晨時分,來自大西洋的農物常常籠罩著這些山脈, 卻在數小時內消散,白白浪費, 未曾被利用。 這個悖論激勵了來自德國的水基金會 與當地工程師攜手合作, 推出了一個大膽的想法, 從霧中收集水稿, 他們稱之為CloudFisher。 這是一種從空氣中捕捉和凝結水分的系統, 將其轉化為真正的可以用水。 此項發明是由水基金會與工業設計師彼得·特勞特溫 在慕尼黑河做創造的。 這項技術從霧中收集水分, 霧是空氣中一種大多數人意想不到的隱祕水源。 德國科學家在這個項目中的第一步 是前往摩洛哥實地考察, 他們注意到靠近大西洋和阿特拉斯山脈的地區 早晨常常會有濃厚的霧氣。 在他們的實地考察中, 他們發現苔蘚在岩石和樹幹上生長得很茂盛, 這清晰地表明空氣中濕度較高。 他們的分析顯示, 這裡的霧氣含有大量水蒸氣可以被捕捉並轉化為清潔的水。 憑藉這一發現, 德國團隊與摩洛哥當地社區合作, 選擇合適的地點並開始試點項目。 在18個月的時間裡, 團隊測試了多種類型的網架, 最終選定了一種特殊的3D網眼, 提供了最佳的水收集效率。 這些網架安裝在堅固的鋼框架上, 形成了一堵巨大的霧牆矗立在山上。 Calfish系統的設計就像一堵懸空的巨型網牆, 來自大西洋的潮濕風將霧氣吹過反阿特拉斯山脈的斜坡。 在仔細勘察地形和風向後, 德國工程師開始為霧收集系統準備基礎。 他們僱用了當地的非洲工人, 這些人對巖庫的土壤和氣候已經很熟悉, 負責挖掘近一米深的大坑, 以便放置鋼支柱。 這些坑將作為錨點, 保持網架在來自大西洋的強風中穩定。 在崎嶇的岩石斜坡上, 工程師和當地村民們開始一步一步地抬起沉重的鋼框架, 隨著寒冷的海風從大西洋吹來, 努力把他們運送到安裝地點。 一旦框架被豎直抬起, 他們牢牢握住鋼柱, 而隊友們則鎖緊接頭並擰緊螺栓, 將整個結構固定在堅固的岩石上, 以抵禦強烈的沙漠風光。 更高處, 工人們穿著安全帶沿著梯子攀爬, 懸在空中。 將每個3D網格面板拉伸到鋼框架上, 小心地調整每一根線, 以形成一面巨大的, 能夠捕捉霧氣的牆壁覆蓋在山頂上。 系統的核心是由超耐用聚乙烯製成的雙層3D網格。 這種材料耐紫外線輻射、耐腐蝕, 並能夠應對晝夜間極端溫差的變化。 這兩層平行拉伸, 形成數百萬個微小的縫隙, 霧滴在通過時被困住。 當網格捕捉到霧氣時, 需要一個合適的渠道來收集每一滴水, 這時就安裝水槽。 技術人員將V型複合排水溝固定到位, 然後緊固每個掛溝和鋼螺栓, 以確保其牢牢地安裝在網架下方。 每一個連接都經過精心調整, 確保所有的凝結水珠直流入溝槽, 並順暢進入收集管道,不漏掉一滴。 最終,他們固定所有連接點, 確保水溝牢牢附著在網架上, 不會在強風中移動。 每個連接點再次凝緊, 確保水流直入收集管道, 不會有任何損失。 每個CloudFisher單元都是獨立的模塊化結構, 組裝時只需幾個簡單工具, 無需重型機械,無電力,無燃料,無噪音, 只有風物和重力。 這種簡單性正是使CloudFisher成為 全球最可持續的水收集技術之一的原因, 完美適用於那些鑽井或柱壩 幾乎不可能的乾旱偏遠地區。 遠觀,這些網架如同白色的帆, 在沙海中迎風而立, 無聲地從空氣中捕捉水分。 雲裂的原理簡單, 卻精煉得近乎完美。 當風將霧氣帶過3D網格面板時, 空氣中的細小水滴 與涼爽的纖維表面碰撞並開始凝結。 起初,它們在網架上形成微小的閃光珠, 但隨著更多水珠的聚集, 它們逐漸合併成更大的水滴。 在重力和傾斜框架的引導下, 這些水滴慢慢滑向下方, 掉入與地面平行的水槽中。 水從溝渠流經一個密封的塑料管道系統, 向數百米甚至幾公里外的中央儲水箱移動。 結果是一個封閉優雅且可持續的循環。 霧變成水,水變成生命。 平均而言,一個由大約10塊雲捕手面板組成的系統, 每天可以收集600到1000升水, 足以滿足一個村莊的所有日常需求。 即使在最炎熱、最乾燥的幾個月裡, 當氣溫飆升至超過40度, 天空完全無雲時, 雲魚捕持續吸引清澈的水滴, 為生活在炎熱沙漠中的數千人提供乾淨的水源。 根據當地居民的說法, 他們過去每天要花3到4個小時才能收集到20到25升水, 幾乎只能滿足一個家庭的日常需求。 但現在有了CloudFisher系統, 他們只需打開水龍頭, 就可以用來做飯、洗滌、洗澡, 甚至澆灌植物, 在沙漠中曾經無法想像的事物。 然而,污水並不是免費的, 德國團隊將其轉變為一種可持續的商業模式。 人們根據用水量付費, 就像普通的水費一樣, 他們使用的越多,費用就越高, 平均每立方米約為1.2到1.5美元。 這種方法有助於防止浪費, 並鼓勵在如此乾旱的環境中合理利用珍貴的水資源。 但是對於那些最低收入群體而言, 他們沒有其他選擇, 每天要走近3英里去摩洛哥偏遠山區外取水。 他們花幾個小時在手工挖的水坑中撈取被污染的水, 他們知道這些水不安全,但仍然別無選擇, 因為這是數英里內唯一的水源。 他們背著幾乎20公斤重的水桶, 緩慢而疲憊地走著,把水送回家給家人。 回到雲捕水系統, 從2016年春季到2018年年底, 德國團隊在摩洛哥完成了世界上最大的污水收集設施。 該項目擁有超過1590平方米的3D網架, 限為15個村莊, 1250人和一所學校提供乾淨的水, 同時還支持農業和7000頭牲畜。 截至目前已安裝31個雲捕手, 全部通過26公里的管道和5個總容量近1000立方米的出水箱相連, 平均每平方米的網格每年收集22牲水。 總共31個雲捕手, 每天可以生產超過36000牲水, 相當於每年數千萬牲。 這個系統更令人印象深刻的是, 它無需能源幾乎不需要維護, 實質上是一項一次性投資, 能夠持續運作多年並且完全環保。 這就是歐洲人如何利用沙漠中的隱祕資源, 即使他們實際上並不生活在那裡。 挺讓人印象深刻的,對吧? 但請準備好,因為接下來發生的事情甚至更加令人難以置信。 中國人不僅僅利用沙漠, 他們還將整個沙漠地區變成綠色。 幾個世紀以來, 華北地區一直與一個看不見的敵人——沙子生活在一起。 每當季風從戈壁和塔克拉瑪幹沙漠襲來時, 巨大的沙塵暴就會籠罩北京的天空, 把白晝變成黑夜。 到1990年代, 首都的居民有些年份不得不佩戴口罩超過80天, 只為避免吸入吹來的細沙塵土。 這種極端氣候, 加上森林砍伐、過度放牧和過量地下水抽取, 耗盡了土壤,破壞了植被, 為北方地區失控的沙漠化蔓延鋪平了道路。 面對日益嚴重的Desertification威脅, 中國選擇不退縮。 1978年, 政府啟動了一項百年規模的計劃, 名為三北防護林工程, 在世界上被稱為綠色長城。 這不是一堵森林牆, 而是一個由數千片森林、防風帶和生態湖泊組成的龐大網絡, 綿延超過4500公里。 從新疆自治區一路延伸到黑龍江省, 覆蓋了幾乎整個中國北部。 目標是在2050年前種植3500萬公頃的新森林, 使該國的森林覆蓋率從1949年的10%提高到今天的25%以上。 它被認為是有史以來最大的人造陸地工程, 不是用混凝土或鋼鐵建造的, 而是用決心和生命本身的綠色。 從這裡,人類復蘇荒蕪土地的夢想真正開始了。 那麼中國在這個價值十億的項目中究竟做了什麼呢? 他們不是從混凝土或重型機械開始, 而是從一個經過精心策劃的方案開始。 在塔克拉馬甘沙漠, 中國工程師利用衛星製圖和無人機對地形進行勘測, 以分析沙丘的移動和風向。 根據這些數據,他們設計了一個龐大的網格系統, 稻草棋盤斜斜的鋪展在沙地上, 每個方塊大約20英尺兼方。 在中國西部熾熱的沙丘上, 稻草以整齊的幾何圖案鋪展開來。 從空中俯視, 土地看起來像一個巨大的金色棋盤一直延伸到地平線。 然而在這個簡單的形象背後, 是一個龐大的工程項目, 複雜昂貴並在惡劣的條件下進行。 數百萬磅的稻草被運輸數百英里送入沙漠的中心, 那裡車輛常常陷入鬆軟的沙子中, 鋪好的道路根本不存在。 一到那裡,工人團隊就開始挖淺溝, 並將一捆捆稻草按照精確的網格線放置。 在無情的陽光下,氣溫超過49攝氏度, 看不到任何陰影, 每一個動作都像是在與熱量和疲憊作鬥爭。 然而數千名中國工人依然堅持不懈。 因為每一塊稻草格子不僅僅是一個障礙, 它是生命回歸的基礎。 編織的圖案穩定了移動的沙丘, 減緩了風速並創造了微氣候區域, 使水分能夠停留足夠長的時間, 以便開始種植。 一旦網格搭建完成, 機械鑽孔機和種植機便會進場。 這些機器在每個方塊的中心鑽出小孔, 為抗旱植物如帶草、沙漠羊和馮柳的生長準備土壤。 這些幼苗在苗圃中經過細心培育後被帶到沙漠, 然後被移植到稻草網格中心的每一個孔中。 每株幼苗都精確安置, 使其脆弱的根系剛好位於表層之下, 稻草層將其遮擋在熾熱的陽光和流動的沙子之中。 工人們加入適量的水並壓實根部周圍的土壤, 以確保根系充分接觸到下面的濕潤層。 隨著時間的推移,保護性網格繼續發揮其作用。 稻草能保持表面涼爽,減少蒸發,防止細沙侵蝕幼苗周圍。 隨著時間的推移,稻草在風、露水和微生物的作用下逐漸分解, 變成富含營養的有機覆蓋層。 這種天然肥料為生長中的根系提供養分, 幫助它們向下延伸至下面的穩定土壤層。 最初幾株脆弱的幼苗緩緩演變成一張生動的植被網絡, 形成一種綠色框架,固定沙丘並開始了重返沙漠的漫長過程。 所以你發現,從歐洲的捕物網到在亞洲沙漠中生長的森林, 科技正在悄然重塑世界上最乾旱土地的未來。 這僅僅是開始。 在下一個普通話科技之旅中再見, 每一個故事都為人類與科學的力量開啟了新的視角。