Эта история началась много лет назад.
«Что? Живая и мертвая вода?» — возмущенный Евгений Велихов не верил своим ушам. На прием к видному ученому, курирующему в Академии наук СССР советский «асимметричный» ответ рейгановской программе «звездных войн», пришли не какие-то оккультисты, а сплошь-кругом одни физики — работники центрального научно-производственного объединения «Вымпел». К удивлению именитого ученого, специалисты уважаемого учреждения, где создавался противоракетный щит страны, начали рассказывать о побочных результатах исследований, связанных с плазменной очисткой воды. Люди, лучше всех в мире разбирающиеся в распространении радиоволн в плазме и знающие толк в создании вычислительных систем для фильтрации ложных целей противника в космическом пространстве, увлеченно говорили академику о почти волшебных возможностях воды, активированной плазмой.
Эти же люди уже в постсоветское время в компании «Техносистема-ЭКО» доработали технологию промышленной системы обработки воды плазмой. Она получила Гран-при от компании Shell в Пятом конкурсе русских инноваций.
Слабые тлеющие разряды
В начале 60-х годов «Вымпел» был выделен из КБ-1 (базового института московского Физтеха). КБ известно тем, что здесь был разработан экспериментальный комплекс противоракетной обороны система «А», который в 1961 году впервые в мире — тогда американцы нас только догоняли — «вживую» сбил головную часть баллистической ракеты Р-12 противоракетой В-1000. В ведении ЦНПО «Вымпел», занимавшегося в Советском Союзе разработкой систем предупреждения ракетного нападения и контроля космического пространства, находилось несколько электронных заводов, крупнейшим их которых было предприятие в Днепропетровске. В начале 80-х на Днепропетровском машиностроительном заводе (ДМЗ) Министерства радиопромышленности СССР решили расширить производство и построить цех по выпуску сверхбольших интегральных схем для космической радиолокации. Но в перегруженном заводами Днепропетровске была настолько тяжелая экологическая ситуация, что строительство предприятия даже для космической оборонки Совмин обусловил созданием мощных очистных сооружений, которые могли бы справиться с отходами микроэлектронного производства. На это выделили необходимые госсредства, и инженерные службы ДМЗ подключили к разработке очистки несколько институтов, головным из которых был днепропетровский Политех. В первую очередь надо было очистить сливаемые в Днепр растворы от кислот и тяжелых металлов, которые образовывались после обработки и гальванизации электронных плат в огромных количествах.
Все чудеса, по словам авторов проекта, возникают в приграничном слое вода—плазма
По словам Василия Бахара, научного руководителя и заместителя директора компании «Техносистема-ЭКО», первые патенты по способам воздействия электрических разрядов на воду относятся еще к 30-м годам XX века. Из теории было понятно, что разрядные технологии могут неплохо очищать воду от тяжелых металлов, которые в результате воздействия плазмы переходят в легкоосаждаемые нерастворимые соединения. В Днепропетровске была создана установка (до промышленной версии тогда дело так и не дошло), в которой тонкая пленка воды стекала под небольшим наклоном по катоду, над ней «светили» точечными разрядами многочисленные аноды, поддерживая тлеющий разряд наподобие того, который происходит в бытовой ртутной лампе.
Параллельно шли работы по изучению полученной в результате очистки воды. Тогда стало понятно, что плазма уничтожает большинство микробов и вирусов. «Когда шарахнула Чернобыльская АЭС, — рассказывает Василий Бахар, — попробовали поработать с растворами, которые использовали для очистки радиоактивных поверхностей». Результаты плазменной обработки были впечатляющими: количество радионуклидов после очистки плазмой уменьшалось в жидкостях на порядок, а уровень радиоактивности — в 300 раз.
Пытливые вэпэкашники решили проверить, а что будет, если в экспериментальной установке обработать плазмой при разных параметрах подаваемых разрядов не грязную, а чистую воду. Выяснилось, что обработанная вода меняет свои свойства и приобретает ярко выраженные антибактерицидные качества, мало того: активированная плазмой вода быстро заживляла раны и язвы, — тогда и заговорили оборонщики-материалисты о живой воде. Но на исследования «живой» воды денег не давали. Разработчики обратились в Академию наук, но и там не нашли ни понимания, ни дополнительных средств на исследования.
Однако изыскательские работы на Украине не пропали даром — стало понятно, что технология плазменной обработки подходит для очистки разных типов воды, и не только для очистки.
Во второй половине 80-х резко сократился военный госзаказ, и тогда плазменную технологию очистки воды до промышленного использования не довели. Но началась конверсия оборонной промышленности, и финансирование программы плазменной очистки воды продолжилось — небольшие средства на это выделял «Вымпел». Интересно, что примерно тогда же, по словам Бахара, бросились догонять нас и западные компании. Работы по исследованию возможностей очистки загрязненных растворов плазмой газового разряда велись в американской North-West Pacific Laboratory. Но исследования там зашли в тупик из-за того, что не удалось достичь приемлемой стоимости эффективной очистки — стоимости, которая бы обеспечивала конкурентоспособность плазменной технологии очистки по сравнению с другими методами. Из-за «коммерческой бесперспективности» были в основном свернуты и другие исследования в Соединенных Штатах. В последнее время работы в Америке возобновились — сейчас компания Hydro Enterprise разрабатывает технологии и оборудование по очистке сточных вод, используя СВЧ-излучение плазмы высокочастотного газового разряда. Правда, работы находятся у американцев только на стадии ОКР. К тому же уже сейчас понятно, что у предлагаемой российской компанией технологии есть ряд серьезных преимуществ — воздействие на водный раствор осуществляется всеми составляющими плазмы газового разряда: ИК-излучением, излучением в видимом спектре, ультрафиолетом и ударными импульсами разряда, а у американской компании — только СВЧ-излучением. «Не очень понятно, — рассказывает Василий Бахар, — почему иностранные компании, пройдя путь от дуговых и коронных разрядов, не дошли до слабых тлеющих (как в ртутной лампе. — «Эксперт») разрядов, которые используем мы — на деле они самые экономичные».
Два спичечных коробка
Работы над проектом плазменной обработки воды продолжились в России в 90-х годах в компании «Техносистема-ЭКО». Группа инвесторов (в том числе и вышедших из «Вымпела») настолько верила в результативность своих еще советских исследований, что вложила в проект около миллиона долларов. Один из разработчиков даже продал свою квартиру, чтобы можно было вести работы по плазменной обработке воды.
Технологически проект был продолжением советской разработки. Американцы остановили свои работы с коронным разрядом из-за дорогих энергетических характеристик. «Мы же, — говорит директор компании Владимир Кузнецов, нашли собственную нишу — несамостоятельный тлеющий разряд». Энергопотребление при таком разряде отличается от показателей других разрядов. Например, при использовании дугового разряда необходимо напряжение в киловольты, а для тлеющего разяда, даже при создании сильно ионизированной среды, — 350–400 вольт, а это обычное промышленное напряжение. Токи разрядика (разработчики называют его предионизирующим разрядом), которым подогревают основной разряд, составляют миллиамперы, но этот «слабый» разряд создает дополнительную ионизацию, которую потом работающий тлеющий разряд использует на полную катушку.
Все чудеса, по словам авторов проекта, возникают в приграничном слое вода-плазма, где создается газовая среда. Именно здесь происходят очень высокие скачки напряжения — в долях миллиметра в тысячу вольт, которые и влияют на важные изменения в обрабатываемой жидкости.
Плазменный реактор по-русски выглядит просто. Это 90-сантиметровая труба из нержавейки диаметром в два спичечных коробка. Для набора мощности (объема обрабатываемой жидкости) можно взять несколько реакторов и разместить их, по словам авторов проекта, в стандартном автомобильном фургоне. Дешевле всего система, собранная из 16–30 реакторов мощностью очистки до 30 кубометров в час сильно загрязненной жидкости. Сама технология отличается от других — большей частью заграничных — технических решений применением особых типов газовых разрядов в плазмохимическом реакторе. «Воздействуя на воду, мы меняем ее структуру, — утверждает Василий Бахар. — Вода неоднородна и состоит из кластеров. “Живая” вода тем лучше, чем меньше размер кластера. Воздействуя на воду разрядом, мы уменьшаем размер кластеров».
Сами принципы работы реактора вроде бы понятны, а все секреты — в оригинальных конструкторско-технических решениях плазмохимического реактора и всей установки в целом, и это подтверждается материалами патентных исследований. Хотя сам реактор проверялся в Университете Ричмонда, американцы так и не смогли понять, как удалось использовать «несамостоятельный тлеющий разряд» для обработки водных растворов плазмой с такой оптимизацией процесса очистки по удельным затратам энергии. «Оптимизация частотных характеристик импульсного электрического разряда позволила повысить эффективность очистки по многим группам загрязняющих веществ. А применение в качестве предионизирующего барьерного разряда привело к значительному повышению плотности тока и интенсивности обработки. Все это в совокупности обусловило более высокую эффективность очистки, чем при других методах обработки растворов плазмой», — говорит Василий Бахар.
Свинское здоровье
Возможности технологии плазмохимической обработки воды не ограничиваются только способностью очищать загрязненную воду.
«Сейчас забавно вспомнить: у моей жены в конце восьмидесятых был электролизер с серебряными электродами — она делала “живую” и “мертвую” воду. Скажем, для восстановления микрофлоры кишечника надо было пить воду, собранную у одного электрода. Вода, собранная у другого электрода, повышала, по словам супруги, “живучесть кожи”, — рассказывает Василий Бахар. — А ведь мы можем делать такую же воду — и правда, без дураков. Если говорить более научными словами, при определенных режимах в процессе плазменной обработки происходит активация воды, и она приобретает стабильные во времени и устойчивые к внешним воздействиям новые или модифицированные физические, биологические и химические свойства. Эти свойства зависят от режимов обработки и, конечно, как и при очистке, от химического состава обрабатываемого водного раствора. В отличие от зарубежных аналогов “живой” воды, кроме того, что ее можно недорого получать в больших количествах — это кубометры, а не миллилитры, ее еще можно хранить длительное время — не сутки, но месяцы и годы. Вот вы сейчас думаете, что мы победители конкурса, и Shell обратила на нас внимание — спасибо конкурсу, — но им показалось интересным, что наша вода стабильна во времени, как уже говорили, до двух лет, и устойчива к внешним воздействиям».
Количество радионуклидов после очистки плазмой уменьшалось в жидкостях на порядок, а уровень радиоактивности — в 300 раз
Активированная плазмой вода приобретает сильно выраженные антибактерицидные и антивирусные свойства, сохраняющиеся в течение длительного срока. Еще такая вода сохраняет свои свойства при переводе в так называемую паровую фазу или при многократном замораживании-размораживании.
«Знаете, зачем это нужно? — спрашивает Бахар. — Ведь в цивилизованном мире никто не ест замороженного мяса. Это мы любители американских окорочков. А сами американцы едят охлажденное аргентинское мясо. Достаточно заморозить нашу воду, обложить льдом мясо — и его спокойно можно будет перевозить. Если снова перейти на более сложный язык: на микробиологическом уровне активированная вода обладает сильным антиоксидантным действием, при этом прекрасно сочетается с другими антиоксидантами (и даже усиливает их действие). Вот вроде бы смешно —живая вода, а на Украине проводили исследования, на свинофермах давали при эпидемии дизентерии поросятам нашу воду по три миллиграмма на килограмм живого веса — и они не заболели, и эпидемия закончилась. Опыты проводились и с коровами, когда был ящур, — пившая такую воду скотина не болела. Такая вода ускоряет биохимические реакции, - смеется Бахар, - и не только у скотины: активированная плазмой вода хорошо сочетается с большинством известных ферментов и катализирует большинство реакций с их участием. Применение активированной плазмой воды вместе с лекарственными средствами, в том числе антибиотиками, усиливает их терапевтические свойства и приводит к значительному снижению их эффективной дозы, причем совершенно понятно, что снижается резистивность бактерий к антибиотикам».
Проверенную в ричмондском университете технологию американцы охотно использовали в производстве косметических средств по уходу за кожей. Можно использовать активированную плазмой воду и в технологиях гидрометаллургического выщелачивания драгоценных и цветных металлов (даже из руд с низким содержанием извлекаемого металла и «упорных» руд). Она, в сочетании с известными выщелачивающими реагентами, позволяет повысить степень извлечения металлов. Короче, список чудес, производимых «живой» водой, можно продолжить, во многих отраслях эта технология может найти свое применение, но пока интерес к ней проявляют в основном иностранцы.
