Вода, накопленная в плотинах и водохранилищах для нужд людей, часто быстро испаряется — особенно в жарких регионах, таких как юг Африки. На фоне роста температур потери только усиливаются, а значит, людям, сельскому хозяйству и промышленности остаётся меньше доступной воды.

На этом фоне был предложен новый вариант защиты — тонкое плавающее покрытие из наноматериала, которое можно разместить на поверхности озёр и плотин, словно одеяло. Его задача — сократить испарение, ограничив количество инфракрасного тепла от солнца, достигающего воды. Важно и то, что речь пока идёт о лабораторной разработке: прежде чем её можно будет испытать в реальных водоёмах, нужно преодолеть ещё ряд технических и экологических барьеров.

Сама идея выглядит просто: если удастся сохранить больше уже накопленной воды, снизится потребность искать новые источники. Для Африки это особенно важно, поскольку вода в плотинах и озёрах играет большую роль в обеспечении водной безопасности, производстве продовольствия и устойчивости к засухам.

Принцип работы покрытия напоминает тщательно рассчитанный экран над водой. Исследование было нацелено на то, чтобы проверить, может ли уже существующий наноматериал действовать как селективный фильтр для солнечного света: пропускать значительную часть видимого излучения, но блокировать большую часть инфракрасного — именно оно несёт тепло.

Материал представляет собой сверхтонкий слой прозрачного проводящего оксида, нанесённый на лёгкую гибкую пластиковую плёнку. Такое покрытие помогает удерживать поверхность воды более прохладной. И это принципиально: полностью перекрывать солнечный свет нельзя, иначе пострадают водные растения и животные. Новая разработка, по замыслу, оставляет «полезный» свет, но защищает воду от перегрева.

В экспериментах покрытие пропускало в среднем более 60% видимого света и отражало более 80% инфракрасного излучения обратно к солнцу. В результате вода под ним оставалась заметно холоднее верхней поверхности покрытия. В самые солнечные часы дня она была на 10°C прохладнее, а это резко снижало испарение.

Есть и ещё одно преимущество: покрытие лёгкое и водоотталкивающее, поэтому оно может держаться на поверхности воды без тяжёлых конструкций, которые нужно поднимать над водоёмом. В лабораторных испытаниях уровень воды под покрытым слоем практически не менялся за время теста, что указывает на очень малые потери.

Для сравнения, в открытом резервуаре или под обычной пластиковой плёнкой уровень воды снижался. При этом у испарения уже есть немало способов «сопротивляться»: применяются плавающие или подвесные покрытия, затеняющие сетки, ветрозащитные экраны, растения и даже природные материалы вроде пальмовых листьев. Некоторые учёные также пробовали использовать химические составы, работающие как «солнцезащитный крем» для воды.

Но у таких подходов есть минус: они часто блокируют весь свет, а не только тепло. В этом и состоит отличие новой идеи — она пытается отсечь именно инфракрасное излучение, оставляя видимый свет доступным для жизни в водоёме. Кроме того, наноматериал наносится тонким слоем толщиной в несколько сотен нанометров на пластиковую основу. Для понимания масштаба: один нанометр — это одна миллиардная метра. Благодаря этому покрытие легче, чем массивные постоянные конструкции, и его проще использовать.

Есть и ещё один плюс: водоотталкивающая поверхность в тестах с меньшей вероятностью покрывалась водорослями и другими естественными отложениями. Это может снизить расходы на очистку и обслуживание. При этом вопрос загрязнения воды наноматериалом остаётся чувствительным, но в этой конструкции материал не помещают прямо в воду — он закреплён на пластиковой плёнке и не контактирует с ней напрямую.

Пока всё это проверено только в лабораторном резервуаре с искусственным источником света, имитирующим солнечный. Сравнивались три варианта: резервуар без покрытия, с обычной пластиковой плёнкой и с плёнкой, покрытой наноматериалом. Во всех условиях именно последний вариант показывал наименьшие потери воды.

Теперь следующий шаг — выйти из лаборатории в реальный мир. Для этого нужны крупномасштабные полевые испытания, которые покажут, как покрытие ведёт себя на настоящем солнце, при ветре, дожде и перепадах температуры. Важно понять его стоимость, долговечность, затраты на обслуживание и общий экологический эффект.

Кроме того, на естественной плотине или водохранилище покрытие потребуется закрепить на каком-то плавучем основании, чтобы ветер и движение воды не смещали его. Ещё один вопрос связан с материалом основы: для реальных условий нужны долговечные, устойчивые к ультрафиолету материалы, такие как поликарбонат. Длительное воздействие солнца может разрушать некоторые виды пластика, делая их хрупкими, вызывая трещины и распад на мелкие части.

Прежде чем такую «солнцезащиту» для водоёмов можно будет запускать в практическое использование, предстоит убедиться, что она выдержит годы солнечного воздействия и сохранит способность плавать. Но сама идея уже выглядит как возможный ответ на одну из тихих, но очень дорогих проблем жаркого климата — потерю воды, которую человечество и так уже успело собрать.