Доступные решения
Текст: Екатерина Хворова | 2017-04-19 | 761
Человек создал огромное количество технологий, которые улучшают качество его жизни. Но почти все они достаточно дороги и во многих странах недоступны для широких слоёв населения. Речь идёт, прежде всего, об африканских и густонаселённых азиатских государствах, где практически отсутствует даже доступ к питьевой воде и первой медицинской помощи. Благо, есть люди, занимающиеся поиском решений для этих проблем. Сегодня мы совершим небольшое путешествие в мир простых и недорогих технологий, разработанных этими людьми.

И первым делом мы отправляемся в трущобы Бангладеш. Столбик термометра здесь нередко переваливает за 45°С, вынуждая местных жителей страдать от постоянной жары и связанных с ней последствий для здоровья. Мысли об установке кондиционеров даже не возникают – во многих районах, особенно сельских, отсутствует электричество. Но изобретатель Ашиш Пол всё-таки придумал, каким образом в этих условиях можно получить в доме более прохладный воздух. С этой целью он создал специальный щит с прорезанными в нём круглыми отверстиями. Щит вставляется в окно или в стену дома, подобно москитной сетке. В отверстиях находятся разрезанные пополам пластиковые бутылки, закреплённые срезанными крышками. Горячий воздух, заходя с улицы через широкую часть бутылки, сжимается и попадает в дом уже охлаждённым. Работает простой и хорошо известный ещё со школы физический принцип. Да и идея изобретения пришла в голову Ашиша Пола именно в тот момент, когда его дочь-школьница изучала свойства газов.


Конечно, эффективность такого устройства невысока: оно позволяет снизить температуру лишь на 5°С. Но для жарких стран даже такая разница является очень ощутимой. К тому же этот кондиционер можно легко сделать своими руками, не потратив никаких денег.

Чтобы распространить устройства как можно шире, к населённым пунктам Бангладеш отправились команды волонтёров, которые обучают крестьян делать эти незамысловатые конструкции, получившие название Eco-Cooler (экологический кондиционер). Сейчас эко-кулеры установлены уже в более чем 25 тысячах жестяных домиков бангладешцев.

А мы тем временем отправляемся в благополучную Швейцарию, где инженеры местной компании Vestergaard Frandsen работают над решениями, позволяющими любую, даже очень грязную воду, сделать пригодной для питья. Быстро. Просто. Недорого. К слову, по данным ООН, уже к началу 2000-х годов в условиях постоянного дефицита питьевой воды жило более 1,2 миллиарда человек и около 2 миллиардов страдало от него регулярно. В одной лишь Африке, где людям пить зачастую приходится прямо из кишащих паразитами луж, от нехватки воды или болезней, вызванных её употреблением, ежегодно умирает около 5 миллионов человек.


И Vestergaard Frandsen, при финансовой поддержке неправительственного института «Центр Картера» (цель института – укрепление мира и развитие здравоохранения), предложила решение, которое хотя бы частично поможет решить эту проблему. Компания создала новый фильтр, необычный хотя бы уже тем, что его можно просто носить на шее. Мини-фильтр представляет собой небольшую и удобную в использовании трубку диаметром 3 и длиной 25 сантиметров. Достаточно отвинтить колпачки с обеих сторон трубки и погрузить её в воду. Пить можно сразу – так же, как через привычную нам соломинку.

Внутренняя работа фильтра выглядит куда сложнее. За короткий срок, пока человек делает очередной глоток, грязная вода успевает пройти 4 ступени очистки. Первая ступень – это стандартная грубая очистка воды от металлов, вторая – удаление механических загрязнений, третья – бактериологическая очистка (уничтожение бактерий и вирусов), четвёртая – очистка от запахов и всего прочего, что умудрилось проскочить через три первых «этажа» фильтра. Только после этого очищенная вода поступает в организм человека.

Фильтр уничтожает 99,9999 % бактерий и 98,7 % вирусов. При этом наиболее опасные для человека микроорганизмы, присутствующие в грязной воде (кишечная палочка, сальмонелла, возбудители тифа и холеры), уничтожаются полностью. Отсюда, по словам представителей компании, и возникло название фильтра – LifeStraw – то есть трубочка, спасающая жизнь.


С помощью данной разработки можно спокойно пить воду прямо из грязной лужи, реки или озера. Мощности фильтра хватает на очистку почти 700 литров воды, что сравнимо со среднегодовым потреблением воды одним человеком. После этого нужно либо заменить фильтры, либо приобрести новую трубку.

Устройство в больших количествах было закуплено группами оказания помощи, правительственными и конфессиональными организациями с целью решения задач, поставленных «Декларацией тысячелетия» ООН. Цена LifeStraw в рамках гуманитарных миссий невысока – всего несколько долларов. Но волонтёры чаще всего распространяют трубки бесплатно.

Хотя LifeStraw и разрабатывалась как средство для обеспечения безопасной питьевой водой многочисленного населения стран развивающегося мира, она нашла активное применение и в цивилизованных государствах – в среде путешественников, туристов, рыбаков и охотников. А также завоевала массу престижных наград – в том числе награду журнала TIME «Лучшие изобретения», награду Popular Science «Изобретение века» и приз от Saatchi and Saatchi «Идеи, меняющие мир».

Но даже эта уникальная трубка оказывается бесполезной, если воды нет вообще – ни чистой, ни грязной. Эта ситуация характерна для пустынных и горных районов, например, окраин Лимы – столицы Перу, куда мы с вами сейчас и отправляемся. Дождей здесь практически не бывает, и уровень осадков не превышает 1,5 см в год. Вода сюда привозится из пресных озёр или ледников и обходится жителям непомерно дорого: семья из четырёх человек, при среднем недельном доходе в 40 долларов, вынуждена тратить на воду 10 долларов в неделю.

Решение проблемы подсказали биологи, подсмотрев его у живой природы. Ведь даже в самых засушливых районах нашей планеты можно встретить растения, животных и насекомых. Выживать в столь жёстких условиях они научились благодаря эволюционным «находкам», выработав различные способы добычи воды. Например, жук намиб, проживающий в пустыне в южной части Африки, получает влагу прямо из воздуха, конденсируя её по утрам на своём жёстком панцире.


В итоге в 2006 году учёные запустили проект по созданию системы обеспечения жителей окраин Лимы водой, собранной из тумана, который приходит со стороны Тихого океана. На пути продвижения тумана были установлены специальные мелкоячеистые сетки, способные конденсировать воду в мельчайшие капельки. По мере продвижения тумана капли растут и под силой тяжести скатываются вниз в специальный желоб, по которому вода поступает в основной накопительный резервуар. Сетки размером 4 на 8 метров натягивают перпендикулярно движению тумана на высоте 5-6 метров над поверхностью склона. Каждый метр сетки даёт за сутки 2-3 литра чистой воды, при этом её стоимость получается крайне малой, поскольку стоимость сетки, сделанной из обычного пластика, так же невысока. Сегодня подобный способ сбора воды используется уже в 15 странах мира.

Совсем недавно к решению этой проблемы подключились учёные из Массачусетского технологического института. Совместно с чилийскими коллегами они озадачились возможностью повысить эффективность подобной системы. Исследование показало, что сбор воды можно увеличить в пять раз, то есть с каждого метра сетки получать до 12 литров влаги. Учёные выделили три основных параметра, определяющих эффективность сбора капель: размер волокон в сетях, размер отверстий между нитями и покрытие, нанесённое на волокна. Один из исследователей – доктор наук Куоо-Чул Парк – объясняет, что общедоступные трикотажные полиолефиновые сетки имеют слишком большие нити и отверстия, поэтому могут извлечь в условиях не очень плотного тумана только 2% доступной воды. А вот структура, напоминающая противомоскитную сетку, да ещё и с правильно подобранным химическим покрытием, будет заметно более эффективной. Вода в такой структуре скапливается быстрее и в большем количестве. Лабораторные тесты показали, что наилучшей эффективностью обладает структура, сплетённая из нержавеющих стальных нитей толщиной в три-четыре раза меньше человеческого волоса, с расстоянием между ними в два раза бо?льшим их толщины. Нити путём погружения покрываются специальным составом, который позволяет маленьким каплям быстрее соскальзывать вниз, в ёмкость, пока их не унёс ветер. Вскоре новые сетки уже отправятся на испытания в Перу.



А вот в пустынных районах, например, в Эфиопии, сильных туманов не бывает, поэтому воду там пытаются получать просто из воздуха. С этой целью итальянские архитекторы Артуро Виттори и Андреас Воглер разработали собственную «сетку», а точнее, сетчатую башню, при помощи которой можно получать до 100 литров воды в день. Башня получила название Water Warka – это специальная архитектурная конструкция высотой 10 метров, напоминающая по своей форме произрастающие в Эфиопии деревья варка. Башня весит около 60 кг и состоит из 5 модулей. Её каркас выполнен из сплетённых стеблей бамбука или тростника. На него натянута проницаемая сетка из переработанного биоразлагаемого пластика. Конденсат, который образуется за счёт ночных перепадов температуры, оседает на этой сетке, а затем стекает по жёлобу в резервуар. Стоимость башни составляет 500 долларов. С учётом высокой производительности башни, достаточной для удовлетворения потребности в воде сразу нескольких больших семей, цену получаемой воды так же можно назвать невысокой. В любом случае она гораздо ниже, чем цена привозной воды.

Изобретение итальянцев было высоко оценено мировым сообществом, и в 2016 году за максимально доступную и простую конструкцию им присудили престижную награду World Design Impact Prize.

Но Water Warka расценивается создателями лишь как вспомогательное средство добычи воды в отдалённых районах. На 2019 год ими запланирована массовая установка таких башен в Африке. Около каждой башни экологи планируют посадить дерево варка, которое будет питаться производимой башней влагой, а когда вырастет – уже само станет источником благоприятных условий для производства воды.

Ну а мы, между тем, перемещаемся в Англию, в гости к профессору физики из Оксфорда Джошу Сильверу, который пытается бороться с другой серьёзной проблемой. Как известно, с возрастом у большинства людей возникают трудности со зрением. Такой человек не может вдеть нитку в иголку, не замечает попадающих в его еду насекомых, у него возникают проблемы с самообслуживанием, не говоря уже о невозможности работать и зарабатывать на жизнь. То есть проблема плохого зрения является не только проблемой здравоохранения, но также образовательной, экономической проблемой и проблемой низкого уровня жизни. По подсчётам, только в одной Индии около 200 миллионов человек нуждаются в подборе очков или проведении несложной операции.

Но раздавать очки беднякам просто так благотворительные организации не могут. Вначале нужно узнать, насколько плохо человек видит, и какие именно линзы ему нужны. А для этого пациент должен пройти обследование у специалиста. В развитых странах, таких как Великобритания, на каждые 10 тысяч человек приходится один оптометрист. А, например, в Африке, южнее Сахары, один оптометрист обслуживает 8 миллионов человек. Он просто физически не способен подобрать очки всем. То есть проблема состоит не столько в покупке или раздаче очков, сколько в нехватке специалистов в области ухода за зрением.


Для решения этой проблемы Джош Сильвер нашёл универсальное техническое решение – создал простые очки, которые за несколько минут можно настроить под конкретного пациента. Причём сделать это может и сам пациент. Конструкция очков состоит из оправы и пластиковых линз, которые нужно заполнить специальной жидкостью. Обе стенки у линзы гибкие, и чем больше жидкости закачивается внутрь, тем более выпуклой она становится, тем сильнее увеличивает и тем бо?льшую близорукость корректирует. Наполняются линзы при помощи специального шприца – до тех пор, пока пациенту не станет комфортно смотреть сквозь очки. Чтобы жидкость не испарилась и не вытекла, отверстия закрываются специальными винтами.

Технология адаптивной оптики позволяет каждому пациенту настроить очки под себя – без рецепта и без проверки зрения на сложном оборудовании. На сегодняшний день, благодаря спонсорам, созданные Джошем Сильвером очки бесплатно получили уже более 50 тысяч пациентов в 15 странах мира. Ожидается, что объём производства и распространения таких очков может достичь 100 миллионов штук в год. В этом случае к 2025 году очки могут получить около 1 миллиарда нуждающихся. При таком объёме производства стоимость изготовления очков должна упасть до 1 доллара за штуку, хотя и сейчас она относительно невысока – около 19 долларов.

Ещё одна глобальная мировая проблема – это высокая детская смертность. Ежегодно во всём мире рождается 20 миллионов недоношенных детей, 4 миллиона из которых впоследствии погибает. Такая смертность связана в основном с тем, что недоношенные младенцы не могут самостоятельно поддерживать нормальную температуру своего тела, и им нужны специальные инкубаторы (кувезы). Но если даже младенец выживает без использования спецоборудования, в борьбе с переохлаждением его организм тратит драгоценные силы, необходимые также для роста и развития органов, что в дальнейшем приводит к тяжёлым осложнениям на всю жизнь (диабет, сердечная недостаточность, отставание умственного развития и прочее). Поэтому инкубатор таким детям просто необходим – для обеспечения тепла и предотвращения осложнений.


Стоит такое оборудование около 20 тысяч долларов, работает от электричества и найти его можно только в специализированных клиниках. Поэтому в отсталых и развивающихся странах недоношенные дети доступа к профессиональным инкубаторам практически не имеют. Особенно в сельской местности. Большинство родов там происходит дома, и родители вынуждены прибегать к доступным, но малоэффективным и небезопасным решениям. Например, они прикладывают к малышам бутылки с горячей водой или помещают их под лампы накаливания.

Решение проблемы нашлось благодаря группе студентов из Стэнфорда во главе с американкой Джейн Чен, которые по заданию своего преподавателя занялись разработкой детского инкубатора, пригодного для использования в бедных районах развивающихся стран. Созданный инкубатор оказался прост в использовании, работал без электричества и имел гораздо меньшую цену, чем существующие на рынке аналоги. Через год команда открыла компанию Embrace, позже – Embrace Innovation. Первая – социальная организация, бесплатно снабжающая инкубаторами клиники особенно бедных районов мира. Вторая – коммерческая компания, которая продаёт инкубаторы тем клиникам, которые могут себе их позволить, и перечисляет часть доходов в Embrace.


Разработанное командой устройство выглядит как спальный конверт из водоотталкивающего материала. Отсутствие швов позволяет проводить его полную стерилизацию. Конверт содержит вставку из воскоподобного материала, которую можно многократно использовать. Она помещается в специальный карман и создаёт тёплый микроклимат внутри конверта. Перед использованием материал вкладыша плавится при температуре 37°С, например, под струёй водопроводной горячей воды. В расплавленном состоянии он способен поддерживать постоянную температуру в течение 4-6 часов, после чего его снова можно разогреть.

Стоимость получившегося приспособления составляет 25 долларов, что почти в 1000 раз меньше стоимости классического инкубатора. Каждый такой обогреватель спасает за год по нескольку десятков жизней.

За своё изобретение и последующую деятельность, связанную с его производством и распространением, журнал Forbes включил Джейн Чен в число 30 главных социальных предпринимателей мира.

А мы, между тем, переносимся в Колумбию, где живёт и работает Оскар Мендес. И его очень сильно беспокоит проблема бездомных. Строить для них дома – задача не из дешёвых, поэтому даже благотворительные организации стараются обходить этот вопрос стороной, ограничиваясь раздачей бесплатной еды и медикаментов. Но можно ли сделать так, чтобы строительство пригодного для проживания дома стало доступным? И Мендес решил эту задачу. В качестве сырья он использует старую резину и пластик, перерабатывая их в строительные блоки. Их особенность заключается в том, что по своему строению они сильно напоминают кубики Lego, благодаря чему монтаж дома могут выполнить даже неквалифицированные работники за очень короткий период времени. Дом площадью 40 кв.м. бригада из 4 человек возводит за 5 дней.


Благодаря выбранному сырью и лёгкой сборке, дома действительно получаются недорогими. Они, конечно, не обладают особыми изысками, но для тех, у кого над головой нет крыши, такой дом оказывается очень хорош. С момента своего основания компания Оскара Мендеса Plastic Concepts уже переработала в «кирпичи» более 300 тонн пластика и построила 1500 кв.м. домов, решая тем самым сразу две насущные проблемы – помощь бездомным и защиту окружающей среды.

Ну а в качестве завершающей точки нашего сегодняшнего путешествия мы посетим американца Джона Ли – исследователя, занимающегося вопросами повышения доступности образования. Одним из неизменных атрибутов качественного современного образования является использование всевозможных технических достижений, например, таких, как интерактивные доски. Однако их стоимость составляет в среднем 2-3 тысячи долларов, и лишь небольшая доля школ может позволить себе такие траты. Но Джон Ли догадался, как с помощью недорогого беспроводного контроллера можно превратить любую поверхность в цифровую доску, сенсорный экран и даже устройство для просмотра трёхмерного изображения.

Используемый в игровых приставках «Нинтендо Ви» контроллер стоимостью 40 долларов имеет сенсор движений, позволяющий переносить реальные движения в игру. С его помощью можно, например, размахивать теннисной ракеткой или бить по мячу бейсбольной битой. В этом контроллере есть встроенная высокопроизводительная инфракрасная камера, которая и позволяет с помощью специальных компьютерных программ использовать его в нужных образовательных целях. Для этого также потребуются инфракрасная ручка (сделать её можно самостоятельно, потратив всего 5 долларов на батарейку, кнопку и инфракрасный светодиод), школьный проектор и компьютер. С помощью созданной Ли программы камера фиксирует инфракрасную точку, после чего мы можем задать положение пикселей камеры для пикселей проектора. И всё! Теперь на обычной стене можно писать точно так же, как на интерактивной доске, а проектор будет воспроизводить вашу запись. Так с помощью устройств за 45 долларов можно заменить доску, которая стоит в 60 раз больше.

Программное обеспечение скачивается из Интернета бесплатно – Джон Ли выложил его у себя на странице. Конечно, у этого подхода есть и свои ограничения, но разве кто-то откажется получить 80% функциональности за полтора процента от стоимости? В течение трёх месяцев после своего опубликования программу скачали уже более полумиллиона раз. Учителя и студенты по всему миру начали выкладывать в Сеть собственные примеры того, как они используют решение Джона на своих занятиях, и даже открывают новые возможности разработки.


Подпишитесь на eRazvitie.org в Фейсбуке и ВКонтакте, чтобы не пропустить новые материалы.