Gdyby tylko ludzie mogli pić wodę morską bez umierania, nie znaleźlibyśmy się w kryzysie wodnym. Aby nie umrzeć, najpierw musisz zagotować słoną wodę i zebrać czystą parę, lub zaopatrzyć się w wymyślną membranę, która odfiltruje całą sól i, co wygodne, życie morskie.
To jest kontrowersyjny pomysł stojący za odsalaniem na dużą skalę – wielkie, drogie instalacje, które zamieniają słoną wodę w ciecz, która cię nie zabije. Klasyczna krytyka odsalania polega na tym, że przetwarzanie wody morskiej wymaga ogromnej ilości energii, a my naprawdę nie powinniśmy spalać więcej paliw kopalnych niż potrzebujemy. Ale mniej dyskutowanym problemem jest wpływ na lokalne środowisko: Podstawowym produktem ubocznym odsalania jest solanka, którą zakłady wypompowują z powrotem do morza. Ta substancja opada na dno morskie i sieje spustoszenie w ekosystemach, niszcząc poziom tlenu i zwiększając zawartość soli.
Niestety, naukowcy nie mieli do tej pory dobrego wyobrażenia o tym, ile solanki produkuje 16 000 działających na całym świecie zakładów odsalania. Aż do teraz. Naukowcy donoszą dziś, że globalna produkcja solanki odsalającej jest o 50 procent wyższa niż wcześniejsze szacunki i wynosi 141,5 mln metrów sześciennych dziennie, w porównaniu do 95 mln metrów sześciennych rzeczywistej produkcji słodkiej wody z tych instalacji. To z pewnością zła wiadomość dla środowiska, ale sytuacja nie jest tragiczna: Technologia odsalania szybko się rozwija, więc zakłady stają się coraz bardziej wydajne, zarówno jeśli chodzi o produkowaną solankę, jak i energię, którą zużywają.
LEARN MORE
Przewodnik WIRED po zmianach klimatycznych
Urządzenia do odsalania należą zazwyczaj do jednej z dwóch kategorii: termicznych i membranowych. W przypadku termicznych, zasysasz wodę morską, podgrzewasz ją, aby uzyskać czystą parę, a następnie wypompowujesz pozostałą solankę z powrotem do morza. W przypadku membran, przepycha się wodę morską pod dużym ciśnieniem przez szereg filtrów, które wyciągają całą sól i inne zanieczyszczenia.
Termalna jest bardziej starą metodą – przed latami 80-tymi, 84 procent odsolonej wody przechodziło przez ten proces. Jednak od początku nowego tysiąclecia, szczególny rodzaj technologii membranowej, odwrócona osmoza (w skrócie RO), rozprzestrzenił się gwałtownie. Zakłady RO produkują obecnie 69 procent odsolonej wody na całym świecie.
Dlaczego? Ponieważ RO jest tańsza i bardziej wydajna. Postępy w technologii membran oznaczają, że instalacje wymagają coraz mniejszego ciśnienia, a więc i energii, do filtrowania wody morskiej. Dodatkową zaletą jest to, że RO produkuje mniej solanki. Przy zastosowaniu technologii termicznej, 75% wody, która jest dostarczana może pozostać w postaci solanki. Z RO, to jest więcej 50-50 słodkiej wody do ścieków.
„To zależy również od wody zasilającej,” lub wody wejściowej, mówi Edward Jones, współautor nowego badania i naukowiec środowiskowy na Uniwersytecie Wageningen w Holandii. „Odwrócona osmoza jest najmniej wydajna w przypadku odsalania wody o wysokim zasoleniu, takiej jak woda morska. I staje się coraz bardziej wydajna, gdy zasolenie wody zasilającej spada.”
Jest to ważna uwaga, ponieważ nie wszystkie instalacje odsalające przetwarzają wodę morską. W rzeczywistości, jeśli spojrzymy na powyższą mapę, zobaczymy, że wiele z nich znajduje się w głębi lądu. Przetwarzają one słonawą (tzn. tylko lekko słoną) wodę z warstw wodonośnych lub rzek, przeznaczoną do picia lub do wykorzystania w przemyśle i rolnictwie. Są one z natury bardziej wydajne niż zakłady nadmorskie, które przetwarzają wodę morską.
To część powodu, dla którego zakłady nadmorskie na Bliskim Wschodzie i w Afryce Północnej produkują zdumiewającą część światowej solanki odsalającej. W sumie 173 kraje i terytoria prowadzą zakłady odsalania, ale tylko cztery narody – Arabia Saudyjska, Zjednoczone Emiraty Arabskie, Kuwejt i Katar – produkują 55 procent światowej solanki odsalającej, według nowego badania.
Drugim powodem rozbieżności jest to, że na Bliskim Wschodzie używa się starszych, nieefektywnych elektrowni cieplnych, podczas gdy reszta świata przechodzi na RO. „Elektrownie te są bardzo, bardzo drogie w budowie, więc jest mało prawdopodobne, że zostaną wyłączone” – mówi Jones. „Nadal będą więc działać zakłady produkujące ogromne ilości solanki, szczególnie na Bliskim Wschodzie, gdzie istnieje bardzo rozbudowana sieć zakładów odsalania termicznego.”
Kraje na Bliskim Wschodzie mogą sobie pozwolić na uruchamianie tych energożernych urządzeń, ponieważ są zasobne w ropę naftową, ale ubogie w zasoby wodne. Jednak wraz ze wzrostem liczby ludności w innych częściach świata i zmianami klimatycznymi powodującymi susze, odsalanie staje się coraz bardziej atrakcyjną opcją. (Analitycy przewidują roczną stopę wzrostu dla tej branży na poziomie blisko 9 procent przynajmniej przez najbliższe cztery lata. Na poniższym wykresie można zobaczyć, jak bardzo branża odsalania rozwinęła się w ostatnim czasie). Na przykład w zeszłym roku Kapsztad pospieszył się z uruchomieniem tymczasowych zakładów odsalania wody, aby miasto nie uschło w warunkach dotkliwej suszy.
„Rosnący niedobór wody jest główną siłą napędową” – mówi Manzoor Qadir, współautor nowego badania i asystent dyrektora United Nations University Institute for Water, Environment, and Health. „Jednocześnie, jeśli spojrzeć na kraje, w których odsalanie wody ogromnie wzrosło, są to kraje, które mogą sobie na to pozwolić.”
Boom w odsalaniu przynosi ze sobą falę solanki. Ponieważ jest ona gęstsza niż typowa woda morska, opada na dno morza i zakłóca tętniące życiem społeczności, które pragną znacznie mniej soli i znacznie więcej tlenu. Obiekty mogą złagodzić wpływ na środowisko, na przykład mieszając solankę z wodą morską przed jej wypompowaniem, aby ją rozcieńczyć. Mogą również zadbać o to, aby produkt uboczny był wydalany tam, gdzie prądy morskie są najsilniejsze, dzięki czemu solanka szybciej się rozproszy. W głębi lądu zakład może odparować wodę w basenach i wywieźć pozostałą sól.
Ale solanka to coś więcej niż tylko woda hipersolana – może być obciążona metalami ciężkimi i chemikaliami, które sprawiają, że woda zasilająca nie zatruwa skomplikowanego i kosztownego obiektu. „Środki przeciwporostowe stosowane w procesie, szczególnie w procesie wstępnego oczyszczania wody źródłowej, gromadzą się i przedostają do środowiska w stężeniach, które potencjalnie mogą mieć szkodliwy wpływ na ekosystemy” – mówi Jones. Rozcieńczanie może pomóc w rozwiązaniu problemu hipersaliczności, ale nie pozbywa się toksyn chemicznych: Zrzut może zawierać również cenne pierwiastki, takie jak uran. To może być wystarczający bodziec, by z szkodliwego produktu ubocznego przekształcić solankę odsalającą w źródło dochodów. Można też wykorzystać baseny ewaporacyjne w głębi lądu do produkcji komercyjnej soli drogowej do odladzania dróg. A to mogłoby pomóc w oczyszczeniu przemysłu, ponieważ kapitalizm.
„Zdecydowanie istnieją dostępne możliwości ekonomiczne”, mówi Jones. „Dlatego podkreślamy, że są tu również pozytywne wiadomości. Jest to nie tylko szansa, ale również duże wyzwanie.”
Desal, ze wszystkimi swoimi wadami, nigdzie się nie wybiera. Ponieważ jest coraz tańszy, jego adopcja będzie rosła. Kraje Bliskiego Wschodu w pełni na nim polegają, podczas gdy inne regiony, takie jak Południowa Kalifornia, wykorzystują go jako uzupełnienie tradycyjnych – i coraz bardziej nieprzewidywalnych – źródeł wody. Zakład prowadzony przez Poseidon Water, na przykład, produkuje 10 procent dostaw wody w San Diego County.
„To jest wystarczająco dużo wody, aby służyć 400 000 mieszkańców,” mówi Jessica Jones, rzecznik Poseidon. „Jest to jedyne nowe źródło wody w hrabstwie, które nie jest zależne od pokrywy śnieżnej w Sierras lub lokalnych opadów – naprawdę odporne na klimat.”
Z wyjątkiem faktu, że poziom mórz podnosi się z powodu zmian klimatycznych, co zagraża nadmorskim zakładom odsalania na całym świecie. I jak na ironię, zakłady te pobierają ogromne ilości energii, przyczyniając się tym samym do problemu emisji. „Z punktu widzenia oddziaływania, energochłonność jest ogromna” – mówi Michael Kiparsky, dyrektor Wheeler Water Institute na UC Berkeley, który nie brał udziału w badaniach. „Nawet jeśli są zasilane przez odnawialne źródła energii, takie jak słońce czy wiatr, nadal zużywa się ogromną ilość energii, która w zasadzie mogłaby być wykorzystana gdzie indziej, aby zastąpić zużycie paliw kopalnych.”
„Odsalanie nie jest panaceum”, dodaje Kiparsky. W miejscu takim jak Kalifornia, może być uzupełnieniem bardziej tradycyjnych źródeł wody, takich jak śnieg. I choć wydajność tych zakładów będzie się poprawiać, to nadal jest to zasadniczo energożerna technologia. „Istnieją teoretyczne granice obniżenia energochłonności, które są możliwe w przypadku odsalania wody morskiej” – mówi Kiparsky. „To nigdy nie będzie tanie.”
To jest przerażający świat, który sobie zbudowaliśmy, aby być pewnym. Ale być może nie jest jeszcze za późno, aby oczyścić nasze działania.
Więcej wspaniałych historii WIRED
- Jak Corning tworzy superczyste szkło do światłowodów
- Koncepcja chodzącego samochodu Hyundaia na nowo odkrywa koło
- Przekaż się na ciemną (tryb) stronę
- Zmieniająca życie magia szczytowej samooptymalizacji
- Co to jest XR i jak go zdobyć?
- 👀 Szukasz najnowszych gadżetów? Sprawdź nasze wybory, przewodniki po prezentach i najlepsze oferty przez cały rok
- 📩 Uzyskaj jeszcze więcej naszych wewnętrznych informacji dzięki naszemu cotygodniowemu biuletynowi Backchannel
.