Электричество укрепляет береговую линию

Вода, как известно, камень точит. А если что-то не так прочно, как камень, то и сточить воде его будет куда проще – например, если это песчаный берег. Размывание береговой линии – весьма серьёзная проблема, которая в свете климатических изменений становится всё острее. Растёт температура воздуха и воды, тают ледники, и вместе с этим растёт уровень Мирового океана. Сейчас это примерно три с небольшим миллиметра каждый год, но процесс может и ускорится. Конечно, в истории Земли бывали и более тёплые времена, когда тот самый «уровень моря» в силу разных причин был и на десять и даже на сто метров выше, но одно дело, когда от этого страдали динозавры, и совсем другое, если завтра подмоет чей-то дом, дорогу или какую-нибудь атомную станцию, заботливо построенную на берегу моря-океана. Проблема усугубляется ещё и тем, что люди исторически любили селиться на побережьях: и сейчас по оценкам до 40% населения Земли живёт вблизи от какого-нибудь берега. Это совсем не значит, что у них у всех в окна по утрам стучатся солёные брызги, однако жизнь этих людей так или иначе связана с близостью к морю, и море на эту жизнь влияет или может повлиять. Сейчас же и вовсе «популярны» искусственные острова и берега, когда город отвоёвывает у моря немного площади, расширяя территорию для застройки. А море точно также хочет вернуть своё обратно.

Что противопоставить размывающей морской стихии? Можно строить дамбы, насыпать пляжи и регулярно их обновлять. Если же по каким-то причинам за такими объектами не следить (и не вкладывать в это большие средства), то пройдёт год-другой-третий – и где была дамба, а за ней и пляж, уже никто и не вспомнит. Другой вариант – это залить всё бетоном, который прочнее песка или берегового грунта. Но столько бетона не напасёшься…

Как пишут в Nature Communications исследователи из Северо-Западного университета (США), укрепить некрепкий берег можно с помощью электричества. Дело в том, что морская вода содержит много растворённых солей, включая соли кальция и магния.  Если через морскую воду пропускать электрический ток,  то это вызовет целый ряд электрохимических процессов. Что-то из растворённого выпадет в осадок, а что-то из осадка наоборот растворится – это зависит от направления тока, величины напряжения, кислотности раствора и других параметров. Например, можно добиться осаждения карбоната кальция и гидроксида магния. Примерно тем же занимаются различные морские организмы, формирующие свои раковины из растворённых солей, правда, используя для этого химическую, а не электрическую энергию. Однако, чтобы укреплять берег, нужно не просто осаждать что-то из воды на дно, а сделать так, чтобы частички того же песка на берегу были скреплены друг с другом каким-нибудь прочным связующим, как в бетоне.

Для того, чтобы узнать, получится ли это, учёные поместили металлические электроды в песок, смачиваемый морской водой и стали подбирать условия, при которых вокруг электродов начинал бы образовываться осадок, скрепляющий крупинки песка. Оказалось, что при определённом напряжении из раствора осаждается не только гидроксид магния, но ещё и основный карбонат магния, который придаёт «электрическому цементу» ещё больше прочности. Но это в лаборатории, а если, к примеру, в песчаный берег замуровать металлическую сетку и подать на неё напряжение, то через несколько недель часть песка вокруг этой сетки превратиться в прочно сцементированные куски, которые не так-то просто будет размыть. Получится своего рода аналог кораллового рифа. Что касается напряжения, то исследователи утверждают, что достаточно всего 4 вольт, чтобы за месяц образовалась веточка такого «коралла» диаметром около 5 сантиметров. Поэтому смерть от напряжения ни морским обитателям, ни купающимся грозить не должна. По расчётам, укреплять берег «электричеством» получается дешевле, чем какими-либо другими способами. А если ещё для получения электроэнергии использовать энергию местных волн или ветра, то и вовсе получится автономная система, практически, как настоящий живой коралловый риф.