Опреснение воды: от моря до стекла

Узнайте, как осуществляется опреснение, технология, которая превращает морскую воду в питьевую и гарантирует снабжение миллионов людей по всему миру.

Стакан воды

"МАГ - опреснительная установка" (CC BY 2.0) Мелоди Эйрес-Гриффитс

Опреснение - это физико-химический процесс очистки воды, при котором удаляются лишние минеральные соли, микроорганизмы и другие твердые частицы, присутствующие в соленой и солоноватой воде, с целью получения питьевой воды для потребления.

Опреснение воды можно проводить двумя традиционными методами: термической дистилляцией или обратным осмосом. Термическая дистилляция пытается имитировать естественный цикл дождя. Используя ископаемую или солнечную энергию, вода в жидком состоянии нагревается - процесс испарения переводит воду из жидкого в газообразное состояние, при этом твердые частицы задерживаются, а водяной пар улавливается системой охлаждения. При воздействии более низких температур водяной пар конденсируется, возвращаясь в жидкое состояние.

Обратный осмос, с другой стороны, стремится сделать процесс противоположным естественному явлению осмоса. В природе осмос - это перемещение жидкости через полупроницаемую мембрану из менее концентрированной среды в более концентрированную в поисках баланса между двумя жидкостями. Для обратного осмоса требуется насосная система, способная создавать давление, превышающее давление в природе, для преодоления естественного направления потока. Таким образом, соленая или солоноватая вода, которая является наиболее концентрированной средой, перемещается в сторону наименее концентрированной. Полупроницаемая мембрана пропускает только жидкости, задерживая твердые частицы, обеспечивая опреснение морской воды.

Применимость

Международное агентство по возобновляемым источникам энергии (Ирена) опубликовало в своем отчете об опреснении и возобновляемых источниках энергии (Опреснение воды с использованием возобновляемых источников энергии), что опреснение является крупнейшим источником воды для утоления жажды человека и орошения на Ближнем Востоке, в Северной Африке и на некоторых островах Карибского бассейна. Согласно информации, размещенной на сайте Международная ассоциация опреснителей (IDA), более 300 миллионов человек в мире ежедневно получают воду за счет опреснения воды.

По меньшей мере 150 стран используют метод опреснения для своих регулярных поставок, особенно в пустынных регионах или в странах с трудностями в снабжении, например, на Ближнем Востоке и в Северной Африке. Одним из лидеров в этой технологии является Израиль, где около 80% питьевой воды, потребляемой населением, поступает из моря.

В своем отчете о воде и энергии ООН отмечает, что опреснение и откачка опресненной воды приносит улучшения в определенные регионы, но указывает на неосуществимость этой технологии в более бедных районах, особенно для крупномасштабного водопользования, например, в сельском хозяйстве и других странах. случаи, когда объект находится слишком далеко от опреснительной установки. Основное препятствие заключается в том, что и процесс опреснения воды, и перекачка в очень удаленный регион требуют большого количества энергии для работы, что делает метод непригодным для этих ситуаций.

Ирена отмечает, что, помимо высокой стоимости энергии процесса, при опреснении воды в качестве источника обычно используется ископаемая энергия, что является неустойчивым, имеет частые изменения цен и его трудно транспортировать. Организация также считает, что по мере удешевления возобновляемых источников энергии их следует применять. Использование солнечной энергии и рекуперация энергии из сточных вод - это альтернативы, указанные как ООН, так и Ирена для снижения затрат на опреснение. Другими подходящими источниками энергии могут быть ветер и геотермальная энергия.

Еще одна проблема, связанная с опреснением сточных вод, заключается в том, что они могут отрицательно влиять на морские экосистемы, когда сбрасываются непосредственно в океан. О Тихоокеанский институт, независимый исследовательский институт в Калифорнии, США, изучал воздействия, вызванные опреснением воды в Сан-Франциско и Монтерейских заливах в Калифорнии.

Согласно отчету Ключевые проблемы опреснения морской воды в Калифорнии: воздействие на моресточные воды имеют концентрацию соли, намного превышающую естественную концентрацию в морской воде, и представляют собой остатки, токсичные для некоторых морских существ, такие как химические добавки, которые используются при очистке воды, и тяжелые металлы, которые выделяются в результате коррозионных процессов, которые происходят внутри труб. В случае установок, использующих термическую дистилляцию, по-прежнему существует дополнительная проблема, заключающаяся в том, что сточные воды имеют гораздо более высокую температуру, чем морская вода.

Благодаря развитию новых технологий, снижающих потребление энергии и минимизирующих воздействие на окружающую среду, опреснение может стать альтернативой для решения проблем, связанных с нехваткой воды во всем мире, способствуя повышению качества жизни миллионов людей.