¿Qué métodos podría usar una civilización antigua para desalinizar el agua de mar?

Puedes construir un alambique solar usando nada más que tubos de cerámica, sellados con asfalto o similar. Una sola unidad (diseño diferente) puede producir hasta cinco litros por día.

Para la producción continua, la "unidad" principal es un tubo grande con dos tubos en el interior, el superior medio abierto. El tubo superior está lleno de agua salada que se mueve lentamente, que se evapora y suministra aire húmedo. El tubo inferior más pequeño contiene agua salada que fluye mucho más rápido, y el aire húmedo se condensa en su superficie (es necesario vidriarlo), recogiéndose en la parte inferior del tubo exterior. Esto funcionaría mucho mejor si la parte superior del tubo exterior fuera de vidrio, pero con suficiente superficie para dedicar al proyecto también debería funcionar la arcilla cocida.

Un alambique solar completo puede proporcionarle alrededor de cinco litros por metro cuadrado por día; asumiendo que la arcilla es una décima parte de eficiente, el valor de un techo aún debería (juego de palabras no pretendido) producir suficiente agua para los habitantes de un edificio de dos pisos... en el verano. En invierno, las cosas pueden no ir tan bien.

La agricultura requeriría mucha más agua, y no estoy seguro de que sea factible solo con energía solar. Puede usar un esquema ligeramente diferente para permitir que la luz solar se concentre con reflectores y, opcionalmente (con cuidado de no romper las tuberías), el fuego aumente la tasa de evaporación. Para mejorar aún más el aislamiento térmico, la tubería de agua dulce podría correr bajo tierra.

Osmosis inversa.

de Aristóteles, Meteorología .

Hay más evidencia para probar que la salinidad se debe a la mezcla de alguna sustancia, además de la que hemos aducido. Haz una vasija de cera y métela en el mar, cerrando la boca de tal manera que no entre agua. Entonces el agua que se filtra a través de los lados de cera de la vasija es dulce, la materia terrosa, cuya mezcla hace que el agua sea salada, siendo separada como si fuera por un filtro. Es este material el que hace que el agua salada sea pesada (pesa más que el agua dulce) y espesa. La diferencia de consistencia es tal que los barcos con la misma carga casi se hunden en un río cuando están en condiciones de navegar en el mar. Esta circunstancia ya ha causado pérdidas a los cargadores que cargan sus barcos en un río.

Parece como si los autores posteriores discutieran si esta vasija debería ser de cera, de loza o de alguna combinación. También parece que fue difícil hacer que esto funcionara hasta hace muy poco, con la tecnología cerámica moderna. Pero, ¿es esto necesariamente así?

El principio establecido por Aristóteles es sólido: la ósmosis inversa implica un filtro lo suficientemente pequeño como para excluir los iones disueltos (aquí, la sal) y una presión suficiente para hacer pasar el agua dulce. Existen membranas de ósmosis inversa de cerámica . Por lo general, los filtros de cerámica son de cerámica sin esmaltar.

Mi esquema para estas personas ficticias:

1. Tubos de filtro de cerámica sin esmaltar. Los fabrican utilizando técnicas similares a las inventadas por los antiguos chinos para hacer porcelana , también una cerámica de grano muy fino.
   
2. Los núcleos de madera huecos (o núcleos de cerámica más resistente y más permeable, como la terracota) se enroscan en el interior para reforzar los tubos de filtro de cerámica contra la presión en profundidad.
   
3. Las tuberías del filtro se bajan a una profundidad donde la presión del agua impulsará el agua de mar a través del filtro, produciendo agua dulce en el interior a través de ósmosis inversa. Esto debe ser en aguas abiertas, un área con circulación de agua salada para evitar la acumulación de salmuera concentrada, que requeriría presiones más altas para desalinizar. ¿Quizás al final de un embarcadero?
   
4. El agua se bombea a través de estas tuberías como si fuera de un pozo.
   
5. Las tuberías se levantan y limpian periódicamente para exponer la nueva superficie del filtro y reducir el ensuciamiento.
   
   

Para cualquier persona interesada en lecturas anteriores sobre la historia de la desalinización, encontré esta excelente y exhaustiva fuente: Una breve historia de la desalinización del agua .

Usted menciona que hay un océano. Por lo tanto, el aire tiene humedad, al menos en las zonas alrededor de la costa. No importa que no llueva, tienes humedad. Y con un ciclo día/noche, obtienes niebla y rocío.

Entonces, te doy atrapanieblas . Usando nada más que una malla de tela, que incluso una civilización prehistórica podría dominar, atraparán gotas de agua del aire. No hay necesidad de cavar pozos, no hay necesidad de plantas de desalinización de lujo, simplemente tejer redes de malla fina.

Su civilización también necesita observar sus prácticas agrícolas. Los mantillos reducirán radicalmente la necesidad de agua. Si pueden manejar excavaciones profundas, fácilmente pueden diseñar zanjas profundas (como varios metros de profundidad) para cultivar plantas, donde la zanja en sí misma actúa como un colector de rocío y moderador de temperatura, como con los jardines subterráneos de Forestiere .

Potencialmente, esto puede darle un paisaje único. Sobre el suelo sería un tumulto de tela, lo más probable es que cada pueblo use sus propios esquemas de color, pero por supuesto no hay casas sobre el suelo. Las trincheras formarán las "calles" de las aldeas, y las casas se excavarán en la roca en las paredes de las trincheras. Las paredes de las trincheras se cubrirán con cualquier tipo de planta rastrera que pueda proporcionar alimento, y los pisos contendrán cualquier otra planta que necesite más espacio. Se pueden sembrar granos en algunos lugares preciosos sobre el suelo, pero la gente tendrá que vivir principalmente de otros bienes básicos: cactus, frutas y tubérculos probablemente serán sus principales alimentos. Los árboles serán particularmente útiles, porque las estructuras de raíces profundas tienen mejor acceso al agua.

Destilación simple y antigua.

Ahora bien, la destilación es cara . Requiere enormes cantidades de energía. Entonces, cuánto pueden producir dependerá de cuán ricos sean y, específicamente, de cuánta energía puedan controlar. Si tienen montones y montones de combustibles fósiles de fácil acceso, es muy posible que puedan producir tanto como obtuvieron de un acuífero.

La instalación más sencilla sería un alambique solar. Un alambique solar de tamaño industrial bien diseñado, con espejos concentradores, producirá mucha más agua potable que la evaporación pasiva, pero necesitaría muchade ellos, en un área muy amplia para capturar suficiente energía solar para producir suficiente agua para toda su civilización. Los espejos no necesitan ser particularmente de alta tecnología; en particular, no es necesario que formen imágenes. Latón pulido estaría bien. Solo tendrías que asegurarte de que esté bien mantenido. Alternativamente, podrías deshacerte de los espejos y esparcir el agua sobre un área de superficie mucho más grande, pero eso requiere construir un alambique mucho más grande, con un techo transparente mucho más grande (básicamente un invernadero para el agua) para dejar entrar la luz y retenerla. el calor, e impidiendo el escape del vapor. Lo que muy bien puede terminar siendo una propuesta más difícil, no menos, especialmente considerando el costo del vidrio en el mundo antiguo y la dificultad técnica de producir grandes láminas de este. no

La otra opción son los alambiques alimentados por fuego. Si tienen acceso a combustibles fósiles, o una gran cantidad de fuentes de combustibles vegetales de rápido crecimiento (como, por ejemplo, un gran bosque de bambú), los concentradores solares pueden reemplazarse con hornos para calentar agua para la destilación. En teoría, tal alambique podría construirse completamente con cerámica, pero cualquier cantidad de tecnología de metal o vidrio que tengan sería útil.

En cualquier caso, tenga en cuenta que uno de los productos de desecho del proceso de destilación será salmuera altamente concentrada, ¡y eso no es necesariamente algo malo! Idealmente, querrá mantener un buen flujo a través de su destilería para que no acumule depósitos de sal en el interior (o para minimizar la acumulación; la limpieza de las instalaciones será una tarea de mantenimiento regular necesaria independientemente), y puede canalizar la salmuera concentrada en otro lugar. ¡Sin embargo, no lo tires! ¡Ponlo en piscinas de evaporación pasiva y comienza a fabricar sal! La sal es un bien comercial increíblemente valioso para las civilizaciones antiguas, y luego podrían comenzar a usarla para comprar suministros para otras civilizaciones, incluido combustible y posiblemente incluso acceso a acueductos para el agua de otras personas, si es necesario.

Además de todo eso, hay cosas que pueden hacer para reducir su dependencia del agua dulce. Puede, por ejemplo, usar agua salada muy bien para el enfriamiento por evaporación. Además, podrían intentar desarrollar la agricultura de agua salada, como se menciona en la respuesta de Ash, y la acuicultura. Obviamente, las plantas marinas ya crecen bien en agua salada, por lo que cultivar y usar algas marinas como una gran parte de su propia dieta, como alimento para animales o incluso como combustible para los hornos de destilería, reduciría la cantidad de agua que necesitan para destilar, como así como comer pescado y otros mariscos para no tener que gastar agua en tantos animales terrestres domésticos.

Daré más detalles sobre la destilación con otra solución: desalinización por aspersión .

Primero, obtenga un poco de aire caliente, por encima de los 100°C pero no demasiado. Puedes hacer esto con energía solar concentrada usando espejos planos. Sin embargo, un cilindro parabólico sería una opción mucho mejor, porque una sola persona (es decir, el trabajo infantil) es suficiente para mantenerlo alineado. La parábola se descubrió hace mucho tiempo, los espejos pueden ser de bronce pulido y la estructura se puede construir con madera. La teoría para construirlo sería un poco avanzada para la época, no así los materiales de construcción.

Ahora necesita soplar un poco de aire en el sistema y calentarlo: si se trata de una zona costera, habrá viento, por lo que puede usar una vela para canalizar el viento hacia una tubería, o puede usar un "molino de viento" accionado por un burro. "como un ventilador.

Luego, necesitaría agua de mar con suficiente presión, por lo que otra rueda hidráulica impulsada por un burro o un tornillo de Arquímedes para izar el agua en un tanque en la parte superior de una torre de agua. La altura genera presión...

Ahora use una boquilla rociadora para rociar el agua en el flujo de aire caliente.

Lo bueno de la evaporación por aspersión es que una gran cantidad de gotas tienen una gran superficie para intercambiar calor con el aire, por lo que se evaporan muy rápido. Si el flujo de agua y aire es el adecuado, se obtienen cristales de sal que se pueden recolectar y usar, y aire muy húmedo.

El aire húmedo se puede enfriar con agua de mar, que condensa la humedad y produce agua desalinizada.

Este proceso es más eficiente que la destilación simple, aunque más complejo de usar, pero también se obtiene sal.

Aunque no estoy seguro de cuándo se inventaron las boquillas rociadoras...

Saltgrass no ha sido mencionado todavía. Crece en agua salada y excreta sal sólida de sus hojas. Además, el ganado puede pastar en él. Después de mucha experimentación, la cultura sigue la siguiente receta:

1. Excava una gran cuenca plana que no sea demasiado profunda y que contenga agua después de que la marea alta vuelva a salir.
2. Ejecute un canal plano desde la cuenca hacia el interior hacia la ciudad.
3. Plante saltgrass en el estero y el canal.
4. Cosecha sal de la hierba salada.
5. Tome agua dulce del punto más alejado del océano.
6. Ocasionalmente, coseche y vuelva a plantar el pasto salado y alimente al ganado con él.
7. Cada pocos años, retire el sedimento del estuario, vuelva a nivelar la cuenca y drage el canal. El suelo de estos esfuerzos tendrá un alto contenido orgánico y probablemente será valioso.

Evaporación, pero los rendimientos serán una mierda a ese nivel de tecnología. Alternativamente, pueden usar la agricultura de agua salada (hay un mejor ejemplo en Libia o Sudán, pero no puedo encontrar un enlace) en el que las especies resistentes a la sal como Mangrove se usan para la producción de combustible de biomasa y especies forrajeras con bajo contenido de sal como sal- El heno de hierba de pantano se puede usar en lugar de la alimentación animal tradicional, algunas de estas especies, como Glasswort , tienen un alto contenido de agua y podrían desempeñar un papel de duelo (alimento y agua) para algunas especies de ramoneo. También sugeriría que los animales resistentes a la sal como las razas Camargue , que pueden sobrevivir todo el año sin acceso a agua potable verdaderamente fresca, serían una necesidad en esta situación si las personas continuaran criando ganado.

O podría ir a gran, muy, muy grande, escala de ingeniería paisajista, la tecnología básica no es tan compleja pero, que yo sepa, nunca se ha intentado la aplicación a gran escala. Utiliza los principios de la chimenea solar pero a gran escala, coloque una gran variedad de chimeneas de este tipo a lo largo de una cresta costera para aspirar el aire húmedo del mar y use cosechadores de viento igualmente grandes.para drenar el agua de esa corriente de aire artificial, ya sea usando un condensador basado en una malla similar a un colector de niebla o permitiendo que la expansión térmica haga la precipitación dentro de una torre de enfriamiento de algún tipo. Los chilenos lograron rendimientos promedio, a partir de niebla natural, de 15.000 litros diarios a partir de 94 mallas de captación. La creación de vientos artificiales a esta escala no tendrá resultados predecibles, por lo que no voy a aventurarme a hacer una estimación, pero podría ser suficiente para sostener una población lo suficientemente grande como para explotar y mantener el sistema, especialmente donde se usa un espacio de invernadero integrado.

¿La temperatura nocturna cae por debajo del punto de congelación al menos parte del año? Pueden congelar destilar su agua.

Consigue un montón de agua salada. Déjalo reposar a temperaturas bajo cero. Entonces tendrá menos hielo salado flotando en salmuera muy salada. Retire el hielo, drene la salmuera en otro lugar, derrita el hielo, repita. Cada vez la parte que se congeló estará menos salada.

Para el agua potable, las civilizaciones antiguas pueden haber confiado en la filtración: elimina la sal, pero deja el agua dura. La "tecnología" todavía se usa en muchos países mediterráneos: generalmente se cuelga una gran roca local en el patio, se vierte agua de mar en la parte superior en una ligera depresión, el agua se filtra a través de la roca y es potable. No estoy seguro de los volúmenes, pero es algo que he usado.

La destilación también era muy común en los barcos. The Resolution construido en 1770 tenía "el último aparato para destilar agua dulce del agua de mar" - captaincooksociety.com

El filtro de agua 'Ballochmyle', alrededor de 1830, una rara piedra de goteo de filtro de agua georgiana colonial , hecha de piedra arenisca y estructura de hierro forjado en excelentes condiciones originales con depósito en la base.

( fuente )

Depende de la orografía..

Es posible que puedan construir una trampa de viento.

El principio general es, de alguna manera, conducir viento cálido y húmedo a través de una cueva relativamente más fría (posiblemente rocosa). Esto hará que parte de la humedad se precipite en las paredes para ser llevada a la cisterna subterránea.

Un acantilado cerca del mar, posiblemente mirando al sur, con algo de orilla para construir piscinas poco profundas sería un gran lugar para construir.

Podría (dependiendo de los detalles de los vientos predominantes) usar algo (¿molinos de viento?) para forzar al aire a atravesar la cueva en la dirección correcta.

Un invernadero refrigerado por agua utiliza refrigeración por evaporación que, al mismo tiempo, proporciona humedad en el invernadero. Esto reduce el consumo de agua. El enfriamiento funciona igualmente bien con agua de mar. El aire húmedo puede enfriarse lo suficiente por la noche para crear condensación. La salmuera que sale de los enfriadores puede usarse para producir sal y servir como materia prima para la industria de fertilizantes.

Este modelo ha sido propuesto en el proyecto del bosque del Sahara

¿Cuánta agua necesitamos realmente? Los hogares modernos en países industrializados usan ~150 l/d y persona. Esta es solo la parte más pequeña del uso real de agua. Un número más completo para el uso del agua debe incluir el agua necesaria para todos los procesos industriales, plantas de riego, suministro de animales, etc. Por lo tanto, analizamos los datos de agua virtual y la huella hídrica individual . El límite inferior parece ser China con 1000m³/persona. Me arriesgaré y diré que una civilización antigua necesita alrededor de un tercio de eso: sin industria y asumo prácticas agrícolas razonablemente adaptadas. También esto redondea a 1 m³/d persona para todo.

La desalinización de agua de mar necesita enormes cantidades de energía. La tecnología térmica más eficiente, la destilación instantánea de varias etapas , necesita de 23 a 27 kWh/m ³ de agua destilada. La ósmosis inversa solía ser la mitad de eso, pero se dice que las tecnologías de primera clase ( wikipedia , tengo mis dudas) son tan bajas como 3 kWh/m ³ (esto incluye la recuperación de energía de la salmuera, etc.).

No estoy convencido de que una civilización antigua pueda saltar para acercarse a estas eficiencias, por lo que asumiría que la demanda de energía es peor en un orden de magnitud. Tenga en cuenta que las eficiencias indicadas anteriormente se derivan de décadas de ingeniería dedicada, sobre la base de siglos de ingeniería general. Entonces, para el propósito de esta respuesta, simplemente supondré que la desalinización "tecnológica" no se implementará a escala o como fuente de agua única o principal. ¿Lo que queda?

Tu civilización cultiva grandes marismas artificiales . Las plantas que crecen allí se cosechan como forraje, pero principalmente por su contenido de agua dulce. Hay al menos una planta que crece en hábitats salados y puede usarse como forraje, por lo que no es del todo imposible.

¿Cómo convertir la hierba en agua?

• Prensas grandes
• alimentarlo para ordeñar animales y beber leche
• dale de comer a cualquier animal y bebe sangre
• plante verduras comestibles ricas en agua como el pepino. No es que cuanta más agua almacene una planta, menos rendimiento mostrará en un ambiente salado, ¡ya que las plantas también tienen que hacer el trabajo de desalinización!

Los pantanos se manejarán de manera inteligente, deberán enjuagarse con mucha agua salada en exceso para eliminar el exceso de sal. También son enormes: ¡a 1 m³/d de agua significa ~1,5 t/d de masa total de hierba! Si asumimos un rendimiento de 25 t/ha (que es irrazonablemente alto, esto es pasto en la agricultura moderna (y clima templado)) ¡cada persona necesitaría 15 ha de pantanos! Al menos los animales de trabajo no necesitarán forraje adicional.

Esto todavía no me parece viable, pero puede volverse viable si...

• modifica los números para la necesidad de agua, tal vez encuentre el uso real para las personas que habitan en el desierto o las civilizaciones antiguas. ¡Pero asegúrese de incluir riego y agua para los animales!
• postulan diversas plantas que son tolerantes a la sal y tienen usos adicionales. ¿Tal vez su civilización tiene arroz tolerante a la sal, o puede hacer fibras de algodón tolerante a la sal o totora? ¿Las totoras también tienen raíces comestibles con alto contenido de almidón que podrían funcionar como papas?

Podrían cosechar el jugo de alguna planta, así como nosotros cosechamos la leche de coco y el jugo de nopal.

Podrían beber la leche o la sangre de algún animal que pueda beber agua salada.

Podían comer la carne de criaturas marinas como moluscos y obtener humedad de esa manera. O podrían exprimirlos en una prensa si fueran lo suficientemente abundantes.

Podrían hacer todas estas cosas.

En resumen, podrían explotar filtros biológicos ya existentes. Sería razonable esperar que la flora y la fauna autóctonas se hubieran adaptado a las condiciones y pudieran extraer agua del medio ambiente con éxito.

¿Qué pasa con un gran cuenco de excavación hecho del suelo cerca del borde de un precipicio que la gravedad filtra naturalmente a través de las capas de tierra que se filtran por el costado del precipicio hacia un estanque acumulado? Una vez fui parte de un proyecto de biofiltración que evitó que la acumulación de asfalto tóxico cayera sobre la vegetación. Nuestro equipo combatió esto colocando capas de una serie de ciertos minerales, membranas de filtración natural y conjuntos de ciertas plantas absorbentes de toxinas a lo largo de los canales naturales de flujo de lluvia que alimentan el agua subterránea. La idea detrás de esto es que filtró metales pesados ​​de la escorrentía. Tal vez esto también podría hacerse con sal, naturalmente.

Los dos métodos más utilizados de desalinización del agua del océano son: *destilación *ósmosis inversa Cualquiera de los dos es posible a gran escala cuando existe un compromiso con los recursos necesarios. Es probable que la ósmosis inversa requiera el apoyo de una industria pesquera para proporcionar materiales de membrana de ósmosis hasta que la investigación desarrolle reemplazos adecuados. las bombas de olas instaladas en alta mar podrían reducir drásticamente los requisitos de energía de bombeo para hacer factible cualquiera de los dos enfoques. Los cilindros parabólicos construidos con boyas y complementados con bombas de olas podrían proporcionar los medios para el suministro de energía y agua sin procesar.

Este tipo de proyecto podría emprenderse con poco más que una gran cantidad de mano de obra, determinación y cierta habilidad con la alfarería, la cerámica y los esmaltes.