Ponad 71% powierzchni ziemi pokrywa woda i stwarza pozory nieskończonego zasobu. Jednak w ponad 97% to woda słona, niezdatna do picia ani dla rolnictwa. Z pozostałych 3% wody słodkiej, zdecydowana większość jest zmagazynowana w lodowcach. Ostatecznie, ludzkość ma łatwy dostęp do mniej niż 1% całkowitych zasobów wody na Ziemi.
Jak „Odfiltrować” Ocean?
Proces sprowadza się do jednego: oddzielenia cząsteczek wody (H₂O) od rozpuszczonych soli (głównie NaCl). Aby osiągnąć cel inżynierowie opracowali dwie główne technologie.
1. Metody Termiczne (Stara Gwardia)
Podgrzanie słonej wody do momentu wrzenia, zebraniu czystej pary wodnej (sól nie paruje) i skropleniu do postaci wody destylowanej. Przez dziesięciolecia dominująca metoda, szczególnie w bogatych w paliwa kopalne krajach Zatoki Perskiej. Destylacja wielostopniowa (MSF – Multi-Stage Flash), gdzie jest podgrzewana pod ciśnieniem, a następnie wpuszczana do kolejnych komór z coraz niższym ciśnieniem. W efekcie gwałtownie paruje bez potrzeby dalszego gotowania. Metoda niestety generuje gigantyczne zapotrzebowanie na energię.
2. Metody Membranowe (Nowoczesny Standard)
Obecnie globalny rynek zdominowała technologia membranowa, głównie odwrócona osmoza. Za pomocą potężnych pomp, inżynierowie wytwarzają gigantyczne ciśnienie (zazwyczaj od 50 do 80 barów, czyli 50-80 razy większe niż ciśnienie atmosferyczne) po stronie słonej wody. To ciśnienie jest wystarczająco silne, by „przecisnąć” cząsteczki wody przeciwko naturalnemu gradientowi osmotycznemu, przez membranę, która działa jak sito na poziomie molekularnym. Przepuszcza H₂O, ale blokuje większe jony soli.
Szanse – Woda Niezależna od Klimatu i Geopolityki
Stworzenie stabilnego, przewidywalnego i całkowicie niezależnego od warunków klimatycznych źródła wody pitnej jest największą zaletą tej technologii. Susze to coraz częściej zjawiska chroniczne, a nie incydentalne. Możliwość „produkcji” wody na żądanie, niezależnie od poziomu opadów deszczu, pokrywy śnieżnej w górach i poziomu wód w rzekach będzie fundamentem bezpieczeństwa.
Gwarantuje bezpieczeństwo żywnościowe. Klasycznym przykładem jest Izrael. Kraj w dużej mierze, dzięki agresywnemu programowi odsalania (ponad 75% wody pitnej w kraju pochodzi dziś z odsalania) i recyklingu wody, stał się samowystarczalny i jest potęgą w eksporcie zaawansowanych produktów rolnych, od pomarańczy po pomidory.
Odsalanie zapewnia bezpieczeństwo i rozwój gospodarczy. Rosnące nadmorskie mega miasta mogłyby utrzymać swojego tempa wzrostu, przemysłu i turystyki, opierając się wyłącznie na ograniczonych zasobach wód gruntowych i rzek.
Woda od zawsze była narzędziem polityki, a konflikty o rzeki realnym zagrożeniem. Odsalanie uniezależnia. Woda z Morza Śródziemnego zredukowała zależność Izraela od zasobów rzeki Jordan, co fundamentalnie zmieniło dynamikę polityczną w regionie. Posiadanie technologii odsalania to forma „miękkiej siły” (soft power) i gwarant suwerenności w regionach dotkniętych deficytem wody.
Wyzwania – Apetyt na Energię, Toksyczna Solanka i Wysokie Koszty
Na początek najważniejszy problem, czyli gigantyczne zużycie energii. Oddzielenie substancji rozpuszczonej (soli) od rozpuszczalnika (wody) pochłania ogromne ilości energii. W przypadku odwróconej osmozy, energii elektrycznej.
W skali globalnej, sektor odsalania już teraz odpowiada za tony emisji CO₂ rocznie. Wiele największych i najstarszych instalacji odsalania na świecie, szczególnie w Arabii Saudyjskiej, Kuwejcie i Zjednoczonych Emiratach Arabskich zasila tania energia pozyskiwana ze spalania paliw kopalnych (ropy naftowej i gazu ziemnego).
Błędne koło i podręcznikowy przykład niezrównoważonego rozwoju:
Spalamy paliwa kopalne, aby napędzać gospodarkę.
Emitowany CO₂ powoduje zmiany klimatu i globalne ocieplenie.
Zmiany klimatu potęgują susze i zmniejszają dostępne zasoby wody słodkiej.
Aby walczyć z suszą, budujemy energochłonne instalacje odsalania.
Instalacje zasilamy paliwami kopalnymi, co pogłębia problem.
Odsalanie generuje również toksyczny produkt uboczny. Z każdych 100 litrów pobranej wody morskiej, produkuje średnio 40-50 litrów wody słodkiej oraz 50-60 litrów stężonej solanki.
Solanka wylewana z powrotem do morza (co jest najtańszą i najczęstszą metodą utylizacji) jest zabójcza dla życia oceanicznego.
Znacznie gęstsza i cięższa od otaczającej wody morskiej (często dwukrotnie bardziej słona). Opada na dno, tworzy gęstą, pozbawioną tlenu warstwę i dosłownie dusi życie na dnie. Niszczy łąki trawy morskiej, rafy koralowe i zabija skorupiaki oraz mięczaki.
To nie jest jedynie stężona sól. Aby proces odsalania był wydajny, dochodzi szereg chemikaliów: antyskalanty (zapobiegają osadzaniu kamienia na membranach), środki przeciw pienieniu oraz chlor (do dezynfekcji). Pozostałości toksycznych substancji trafiają do morza.
W przypadku starszych metod termicznych (MSF/MED), wyrzucana solanka jest również bardzo gorąca. Tworzy lokalny szok termiczny i zabija organizmy nieprzystosowane do tak wysokich temperatur.
Problemy energetyczne i ekologiczne składają się na trzecie wyzwanie: gigantyczne koszty. Odsalanie to technologia droga, a koszty dzielimy na dwie kategorie: koszty kapitałowe (CAPEX), czyli budowa instalacji, liczone w setkach milionów, a czasem miliardach dolarów; oraz koszty operacyjne (OPEX), czyli bieżące utrzymanie, gdzie rachunki za energię stanowią często ponad 50% całkowitych kosztów.
Kolejnym ograniczeniem jest logistyka. Odsalanie to rozwiązanie wyłącznie dla regionów nadmorskich. Dostarczanie ciężkiej wody w głąb lądu – do miast położonych na wyżynach i w głębi kontynentu wymaga budowy potężnej infrastruktury i zużycia jeszcze większych ilości energii na zasilanie pomp.
Kraje płacą tę cenę z różnych powodów:
Izrael (Modelowy Sukces): Wydatek z czystej konieczności. Bezpieczeństwo wodne uznano za fundament suwerenności państwa. Dziś, dzięki innowacjom, Izrael produkuje wodę w jednych z najniższych cen na świecie.
Arabia Saudyjska i ZEA (Giganci): Płacą za utrzymanie swojego standardu życia (pola golfowe na pustyni, rolnictwo) i zasilanie metropolii. Koszty pokrywane gigantycznymi dochodami z eksportu ropy naftowej i gazu – napędzają wspomniany „naftowy paradoks”.
Australia (Polisa Ubezpieczeniowa): Po katastrofalnej „Suszy Milenijnej” (1997-2009), główne miasta zainwestowały miliardy w budowę zakładów odsalania. Niezwykle kosztowna, ale niezbędna „polisa ubezpieczeniowa” na wypadek kolejnego długotrwałego kryzysu wodnego.
Źródło informacji z dobrymi treściami na temat ekologicznego nawadniania: https://dafi.pl/blog