Poate apa sărată să ne potolească setea în creștere Greenbiz
Pare destul de simplu: scoateți sarea din apă, astfel încât să fie potabilă.
Dar este mult mai complex decât pare la prima vedere. Este, de asemenea, din ce în ce mai crucial într-o lume în care resursele de apă dulce sunt tensionate progresiv de creșterea populației, dezvoltare, secetă, schimbări climatice și multe altele. De aceea, cercetătorii și companiile din Statele Unite ale Americii până în Australia pun la punct un concept vechi de secole care ar putea fi viitorul potolirii setei lumii.
„Când vine vorba de creșterea aprovizionării cu apă, aveți patru opțiuni: creșteți cantitatea de reutilizare, creșteți stocarea, conservați-o sau apelați la o nouă sursă”, a spus Tom Pankratz, consultant în desalinizare și actual editor al publicației săptămânale de comerț Water Desalination Raport. „Și pentru multe locuri din întreaga lume, singura sursă nouă este desalinizarea”.
Proces costisitor
Tehnologia desalinizării există de secole. În Orientul Mijlociu, oamenii au evaporat mult timp apa subterană sau salină, apoi au condensat vaporii pentru a produce apă fără sare pentru băut sau, în unele cazuri, pentru irigații agricole.
De-a lungul timpului procesul a devenit mai sofisticat. Majoritatea instalațiilor moderne de desalinizare utilizează osmoză inversă, în care apa este pompată la presiune ridicată prin membrane semipermeabile care elimină sarea și alte minerale.
La nivel mondial, aproximativ 300 de milioane de oameni primesc apă dulce de la peste 17.000 de instalații de desalinizare din 150 de țări. Țările din Orientul Mijlociu au dominat acea piață din necesitate și din disponibilitatea energiei, dar, odată cu amenințările de lipsă de apă dulce răspândite în întreaga lume, altele se alătură rapid rândurilor lor. Capacitatea industriei crește cu aproximativ 8% pe an, potrivit Randy Truby, controlor și fost președinte al Asociației Internaționale de Desalinizare, un grup industrial, cu „explozii de activitate” în locuri precum Australia și Singapore.
În Statele Unite, o fabrică de 1 miliard de dolari este construită în Carlsbad, California, pentru a asigura aproximativ 7% din necesarul de apă potabilă pentru regiunea San Diego. Când va fi online la sfârșitul anului 2015, acesta va fi cel mai mare din America de Nord, cu o capacitate de 50 de milioane de galoane pe zi. California are în prezent aproximativ 16 propuneri de instalații de desalinizare în lucru.
Dar desalinizarea este costisitoare. O mie de galoane de apă dulce de la o instalație de desalinizare costă în medie SUA Pankratz a spus că consumatorul va consuma între 2,50 și 5 USD, în comparație cu 2 USD pentru apa dulce convențională.
Este, de asemenea, un porc energetic: centralele de desalinizare din întreaga lume consumă mai mult de 200 de milioane de kilowați-oră în fiecare zi (PDF), costurile energetice fiind estimate la 55% din costurile totale de funcționare și întreținere a plantelor. Pentru a produce un metru cub de apă dulce din apa de mare este nevoie de majoritatea plantelor cu osmoză inversă de aproximativ 3 până la 10 kilowați-oră de energie. Stațiile tradiționale de tratare a apei potabile folosesc de obicei mult sub 1 kWh pe metru cub.
Și poate provoca probleme de mediu, de la deplasarea creaturilor care locuiesc în ocean până la modificarea adversă a concentrațiilor de sare din jurul lor.
Cercetările privind o serie de îmbunătățiri ale desalinizării apei de mare sunt în curs de desfășurare pentru a face procesul mai ieftin și mai ecologic - inclusiv reducerea dependenței de energia derivată din combustibilii fosili, care perpetuează ciclul vicios contribuind la schimbările climatice care contribuie la lipsurile de apă dulce.
Actualizare membrană
Majoritatea experților spun că osmoza inversă este la fel de eficientă pe cât va obține. Dar unii cercetători încearcă să strângă mai mult îmbunătățind membranele folosite pentru a separa sarea de apă.
Membranele utilizate în prezent pentru desalinizare sunt în principal pelicule subțiri de poliamidă rulate într-un tub gol prin care apa se învârte. O modalitate de a economisi energie este de a crește diametrul membranelor, care este direct corelat cu cantitatea de apă dulce pe care o pot produce. Companiile trec din ce în ce mai mult de la membrane cu diametrul de 8 inci la 16 inci, care au de patru ori suprafața activă.
"Puteți produce mai multă apă reducând în același timp amprenta echipamentelor", a spus Harold Fravel Jr., director executiv al Asociației Americane de Tehnologie a Membranei, o organizație care avansează utilizarea sistemelor de purificare a apei.
O mulțime de cercetări de membrană se concentrează pe nanomateriale - materiale de aproximativ 100.000 de ori mai mici decât diametrul unui fir de păr uman. Cercetătorii Institutului de Tehnologie din Massachusetts au raportat în 2012 că o membrană formată dintr-o foaie de atomi de carbon cu un atom de grosime numită grafen ar putea funcționa la fel de bine și necesită o presiune mai mică pentru a pompa apa decât poliamida, care este de aproximativ o mie de ori mai groasă. Mai puțină presiune înseamnă mai puțină energie pentru a opera sistemul și, prin urmare, facturi mai mici de energie.
Grafenul nu este doar durabil și incredibil de subțire, dar, spre deosebire de poliamidă, nu este sensibil la compușii de tratare a apei precum clorul. În 2013, Lockheed Martin a brevetat membrana Perforene, care are un atom gros cu găuri suficient de mici pentru a prinde sarea și alte minerale, dar care permit trecerea apei.
O altă soluție populară de nanomateriale este nanotuburile de carbon, a spus Philip Davies, cercetător al Universității Aston, specializat în sisteme eficiente din punct de vedere energetic pentru tratarea apei. Nanotuburile de carbon sunt atractive din aceleași motive ca și grafenul - material puternic și durabil ambalat într-un pachet mic - și pot absorbi mai mult de 400 la sută din greutatea lor în sare.