Россия
УДК 631.234 Теплицы. Оранжереи
УДК 631.344.8 Отопительные, вентиляционные и оросительные устройства для оранжерей, теплиц и т. п.
Электрохимическая активация воды представляет собой инновационный подход к обработке воды с целью улучшения её качества через изменение её химических и физических свойств. Анализируя возможное использование ЭАВ в сельском хозяйстве, промышленности и медицине, данная статья оценивает её потенциал для повышения плодородия почв и улучшения роста растений в условиях тепличного комплекса. Несмотря на предполагаемые преимущества, такие как борьба с патогенами и увеличение урожайности, необходимы дальнейшие исследования для оценки эффективности метода и экономической целесообразности его широкомасштабного применения.
электрохимическая активация воды, управление водными ресурсами, установки для ЭАВ, борьба с патогенами, урожайность, устойчивое земледелие, тепличные комплексы, автоматизированная система полива, повышение плодородия почвы, сельское хозяйство
Электрохимическая активация воды (ЭАВ) – это процесс обработки воды, который включает в себя применение электрического тока для изменения её химических и физических свойств. Предполагается, что этот процесс может улучшить качество воды и сделать её более полезной для различных целей, включая сельское хозяйство, промышленность и даже медицину. Однако эффективность и полезность ЭАВ подвержена дискуссиям в научном сообществе. Рассмотрим основные аспекты этого вопроса:
Улучшение качества воды. Сторонники ЭАВ утверждают, что процесс может уменьшить концентрацию вредных примесей, таких как бактерии, вирусы и тяжелые металлы, что делает воду более безопасной для потребления. Однако эти утверждения требуют дополнительных исследований и подтверждения, так как многие факторы, такие как начальное качество воды и условия обработки, могут существенно влиять на результат.
Активация воды для сельского хозяйства. Некоторые исследования показывают, что ЭАВ может увеличить плодородие почвы и улучшить рост растений за счёт стимуляции их физиологических процессов. Однако эффективность этого метода может варьировать в зависимости от типа почвы, климатических условий и других факторов, а также требует дальнейших исследований.
Промышленное применение. В промышленности ЭАВ может использоваться для обработки воды для технических целей, таких как очистка и растворение минеральных отложений. Однако эффективность этого метода может быть ограничена и может потребовать дополнительных химических процессов для достижения оптимальных результатов.
Некоторые исследования предлагают, что ЭАВ может иметь потенциал для применения в медицине, например, для очистки воды для медицинских процедур или для лечения кожных заболеваний. Однако для подтверждения этих утверждений требуются дополнительные клинические исследования и тестирование.
В целом, хотя ЭАВ имеет потенциал как метод обработки воды, его полезность и эффективность могут варьироваться в зависимости от конкретного применения и условий эксплуатации. Дальнейшие исследования и эксперименты необходимы для более точного определения его преимуществ и ограничений.
Для тепличных комплексов электрохимически активированная вода может быть интересной альтернативой для полива и обработки почвы. Одним из потенциальных преимуществ использования ЭАВ в тепличном хозяйстве является возможность улучшения качества воды, что может привести к улучшению роста растений и повышению урожайности. Кроме того, электрохимическая обработка воды может помочь в борьбе с патогенами и болезнями растений, что особенно важно в условиях органического или интегрированного земледелия.
Однако, прежде чем внедрять ЭАВ в тепличные комплексы, необходимо учитывать несколько факторов. Во-первых, необходимо провести исследования, чтобы оценить конкретные эффекты обработки воды на конкретные культуры и условия выращивания. Во-вторых, стоимость и сложность оборудования для электрохимической активации воды могут оказаться непропорционально высокими для многих тепличных хозяйств, особенно для малых и средних предприятий. Наконец, необходимо учитывать потенциальные негативные эффекты, такие как образование химических соединений, которые могут быть вредными для растений или окружающей среды.
Тем не менее, с учетом проведения дополнительных исследований и тестирования, использование электрохимически активированной воды в тепличных комплексах может стать перспективным направлением развития, способствуя улучшению урожайности и устойчивости культур к болезням и патогенам.
Обзор перспективных установок для производства электрохимически активированной воды приведен в табл.1.
Таблица 1 – Установки для производства электрохимически активированной воды
|
Установка |
Характеристики |
Достоинства |
Недостатки |
|
Электролизёр с протонообменной мембраной (PEM) |
Высокая плотность тока, высокая эффективность, быстрый отклик |
Дороговизна, низкая толерантность к примесям |
Пропускание протонов через мембрану, разделяющую водород и кислород |
|
Твердооксидный электролизёр (SOEC) |
Высокая температура работы, возможность использования различных видов топлива |
Низкая плотность тока, высокая стоимость |
Окисление ионизированного кислорода на аноде, восстановление водорода на катоде |
|
Щелочной электролизёр (AEL) |
Низкая стоимость, высокая толерантность к примесям |
Низкая плотность тока, низкая эффективность |
Электролиз водного раствора щелочи |
|
Анионообменная мембранная (AEM) электролизёр |
Высокая толерантность к примесям, низкая стоимость |
Низкая плотность тока, низкая эффективность |
Пропускание гидроксид-ионов через мембрану, разделяющую водород и кислород |
|
Гидротермальный электролизёр (HTE) |
Низкая температура работы, использование возобновляемых источников энергии |
Низкая плотность тока, низкая эффективность |
Электролиз воды с использованием возобновляемых источников энергии |
Исследование автоматизированной системы полива в тепличных комплексах с использованием электрохимически активированной воды нами проведены в трудах [1, 2, 3].
Первая статья посвящена исследованию и разработке установки для электрохимической активации воды. Авторы описывают основные технические характеристики установки и результаты экспериментов, подтверждающие ее эффективность. Они также обсуждают потенциальные применения данной технологии, включая ее использование в сельском хозяйстве, в том числе в тепличных комплексах.
Вторая статья, написанная Грибановым, А. А., Стариковым, А. В., Мещеряковой, А. А., рассматривает использование цифрового двойника установки для электрохимической активации воды в образовательном процессе. Авторы описывают методику применения данной технологии в учебных целях и ее практическую значимость. Они подчеркивают важность внедрения современных технологий в образовательный процесс для подготовки специалистов в области автоматизации технологических процессов и производств.
Третья статья, авторами которой являются Стариков А.В., Грибанов А.А., Старикова А.А., посвящена автоматизации системы управления комбинированным поливом в тепличных комплексах с использованием электрохимически активированной воды. Авторы описывают принципы работы системы, ее технические характеристики и результаты экспериментов. Они подчеркивают значимость автоматизации процессов в сельском хозяйстве для повышения его эффективности и конкурентоспособности.
Все труды представляют собой важный вклад в развитие технологий электрохимической активации воды и ее применения в сельском хозяйстве. Они подтверждают перспективность данной технологии для оптимизации процессов полива и повышения урожайности культур, что является актуальной задачей в современном мире с учетом изменяющихся климатических условий и увеличения потребности в продуктах сельского хозяйства.
1. Gribanov, A. A. Research and Development of a Unit for the Electrochemical Activation Water / A. A. Gribanov, A. A. Meshcheryakova, A. V. Starikov // International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM) : Proceedings, Sochi, 15–19 мая 2023 года. – Sochi: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2023. – P. 606-610. – DOIhttps://doi.org/10.1109/ICIEAM57311.2023.10139038.
2. Грибанов, А. А. Использование в образовательном процессе цифрового двойника установки для электрохимической активации воды / А. А. Грибанов, А. В. Стариков, А. А. Мещерякова // Автоматизация. Современные технологии. 2023. – Т. 77, № 6. – С. 247-251. – DOIhttps://doi.org/10.36652/0869-4931-2023-77-6-247-251.
3. Starikov, A. V. Automation of Combined Irrigation System Control in Greenhouses with Electrochemically Activated Water / A. V. Starikov, A. A. Gribanov, A. A. Starikova // International Ural Conference on Electrical Power Engineering : Proceedings - 2022 International Ural Conference on Electrical Power Engineering, UralCon 2022, Magnitogorsk, 23–25 сентября 2022 года. – Magnitogorsk: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2022. – P. 284-289. – DOIhttps://doi.org/10.1109/UralCon54942.2022.9906670.
