Cum se produce apa?

SINTARA este  proiectul care oferă soluţii practice şi inovative pentru sintetizarea, aducţia şi reutilizarea apei prin tehnologii sustenabile. Pentru a înțelege mai bine ce înseamnă mai exact sintetizarea apei, vă invităm să parcurgeți materialul de mai jos.

Cum se produce apa?

Teoretic, este extrem de ușor să se producă apă din gazul de hidrogen și gazul de oxigen. Efectiv, se amestecă cele două gaze, se adaugă o scânteie sau suficientă căldură pentru a furniza energia de activare pentru a începe reacția chimica.

Simpla amestecare a celor două gaze împreună la temperatura camerei nu va produce nici o reacție, la fel cum moleculele de hidrogen și oxigen din aer nu formează în mod spontan apă. Energia trebuie furnizată pentru a rupe legăturile covalente care dețin împreună moleculele de H2 și O2. Cationii de hidrogen și anionii de oxigen sunt apoi liberi să reacționeze ca reactive cauzată de diferențele de electronegativitate. Atunci când reacția legăturilor chimice formează apa, se eliberează o energie suplimentară, care propagă energie. Reacția netă este foarte exotermă generând apa instantanee.

Înțelegerea reacției

Chimistul francez Antoine Laurent Lavoisier a a fost fascinat de reacțiile de combustie. El a inventat un aparat simplu pentru a forma apă din hidrogen și oxigen pentru a observa reacția. În esență, instalația sa a folosit două recipiente separate, unul pentru hidrogen și unul pentru oxigen, care au fost introduse într-un container separat. Un mecanism de scânteiere a inițiat reacția, formând apă. Se poate construi un aparat în același mod, dar trebuie controlat  debitul oxigenului și hidrogenului, pentru a nu se produce explozie, utilizând  un container rezistent la căldură și cu rezistență mecanică mare.

În timp ce alți oameni de știință  erau familiarizați cu procesul de formare a apei din hidrogen și oxigen, Lavoisier a fost cel care a descoperit rolul oxigenului în combustie. 

Marele chimist a arătat că un gaz trebuie să aibă masa pentru ca arderea să aibă loc și că masa este conservată în urma reacției. Combinarea hidrogenului și a oxigenului pentru a produce apă a reprezentat o excelentă reacție de oxidare pentru studiu deoarece s-a demonstrat ca aproape toată masa de apă provine din oxigen.

De ce nu putem produce apă?

Un raport din 2006 al Organizației Națiunilor Unite estimează că aproximativ 20% din oamenii de pe planetă duc lipsa  apei potabile . Dacă este atât de greu de purificat apa  sau să  desalinizăm  apa de mare, ne întrebăm pe buna dreptate de ce nu facem doar apă din elementele sale constitutive. Motivul îl reprezintă iminenta producere a unei explozii.

Reacția dintre  hidrogen și  oxigen conduce la  arderea gazului de hidrogen, dar în afară de utilizarea cantității limitate de oxigen din aer, se alimentează focul. În timpul arderii, oxigenul este adăugat la o moleculă, care produce apă în această reacție.

Combustia eliberează, de asemenea, o cantitate mare  de energie, căldură și lumină fiind produse foarte repede și  unda  de șoc se extinde spre exterior. Practic, se produce o explozie. Cu cât se sintetizează mai multă apă simultan, cu atât este mai mare explozia. Principiul  funcționează pentru lansarea de rachete, dar și acolo procesul este extrem de complex, utilizat la scara redusă.

Deci, putem face apă din hidrogen și oxigen, dar în cantități mici, experimental. Nu este  recomandat să utilizăm metoda la scară largă din cauza riscurilor exploziei.

Acesta este motivul pentru care Proiectul SINTARA experimentează și alte căi de înmagazinare a apei  utilizând  metode inovative :

• Colectarea și reutilizarea apei provenite din excedentul pluvial prin rețeaua de drenaj
• Colectarea apelor pluvial de pe acoperișuri
• Condensarea vaporilor de aer din atmosferă

Deoarece  metoda de sintetizare a apei este foarte  complexă și costisitoare,  în cadrul Proiectului SINTARA, un obiectiv important îl reprezintă colectarea apei pluviale prin sistemele de drenaj pluvial și freatic și în premieră națională colectarea apei de ploaie  de pe suprafața acoperișurilor și înmagazinarea acesteia în bazine de retenție în vederea utilizării pentru irigarea culturilor. În acest context a fost amenajat în Parcul Arad un Perimetru experimental de drenaj pluvial (Fig.1), la scara mică, experimental, urmând a fi extins în urma rezultatelor testelor și cercetărilor privind protecția solului și a mediului și a eficienței acestuia, către  suprafețe mari cu destinație agricolă sau alte destinații( irigare parcuri dendrologice, grădini botanice, terenuri de fotbal, terenuri de golf s.a).

     Figura 1- Schema colectare, înmagazinare și reutilizare apa în exces