Η αφαλάτωση του θαλασσινού νερού είναι μια ζωτική λύση για τις περιοχές που αντιμετωπίζουν έλλειψη γλυκού νερού. Αυτό το άρθρο διερευνά πού χρησιμοποιείται η αφαλάτωση θαλασσινού νερού, βασικές μεθόδους όπως η απόσταξη και οι τεχνολογίες μεμβράνης και οι τρέχουσες παγκόσμιες τάσεις. Αφορά επίσης αν η αφαλάτωση είναι εφικτή στο σπίτι ή σε συνθήκες έκτακτης ανάγκης.
Πολλές περιοχές σε όλο τον κόσμο υποφέρουν από έλλειψη γλυκού νερού. Είναι απαραίτητο τόσο για τους ανθρώπους όσο και για τις βιομηχανίες, ωστόσο μπορεί να μην είναι προσβάσιμο ούτε από επιφανειακές ούτε από υπόγειες πηγές. Η συνιστώμενη μέγιστη αλατότητα για το πόσιμο νερό είναι 500 mg/L (σε ορισμένες περιπτώσεις 1000 mg/L), ενώ το θαλασσινό νερό μπορεί να περιέχει μεταξύ 18 και 45 g/L αλάτων.
Η αφαλάτωση καθίσταται απαραίτητη σε περιοχές όπου δεν υπάρχουν άλλες πηγές νερού, όπως στη Μέση Ανατολή και την Αφρική.
Από το 2019, λειτουργούσαν 15.906 μονάδες αφαλάτωσης παγκοσμίως, που παράγουν 95 εκατομμύρια m³ γλυκού νερού την ημέρα.
Το 48% του αφαλατωμένου νερού παρήχθη στη Βόρεια Αφρική και τη Μέση Ανατολή
18,4% στην Ανατολική Ασία
11,9% στη Βόρεια Αμερική
9,2% στην Ευρώπη (συμπεριλαμβανομένου του 5,7% στην Ισπανία)
Το μεγαλύτερο μέρος αυτού του νερού (62,3%) χρησιμοποιείται για δημοτικές ανάγκες, ενώ το 30,2% προορίζεται για τη βιομηχανία, το 4,8% για την ενέργεια και το 1,8% για τη γεωργία.
Σε πολλές χώρες όπως στην Ουκρανία, δεν υπάρχουν συστήματα αφαλάτωσης μεγάλης κλίμακας, καθώς η έλλειψη νερού δεν είναι κρίσιμη. Ωστόσο, μικρά εμπορικά συστήματα αντίστροφης ώσμωσης χρησιμοποιούνται στις ακτές της Μαύρης και της Αζοφικής Θάλασσας, καθώς είναι πιο οικονομικά από τη μεταφορά νερού. Στην Ελλάδα , υπάρχει σχετικά άφθονο γλυκό νερό σε μεγάλο μέρος της χώρας, ωστόσο σε νησιωτικές περιοχές υπάρχει έλλειψη, έτσι πολλές κεντρικές μονάδες αφαλάτωσης υπάρχουν σε πολλά νησιά στην Ελλάδα , όπως στα Κύθηρα / Αντικύθηρα, Σύμη, Σύρος, Νάξο, Σέριφος, Γαύδος και άλλες περιοχές.
Μέθοδοι αφαλάτωσης
Οι κύριες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται σήμερα περιλαμβάνουν:
Οι τεχνολογίες θερμικής αφαλάτωσης βασίζονται στην αρχή της εξάτμισης και της συμπύκνωσης. Η απόσταξη είναι η παλαιότερη μέθοδος λήψης απιονισμένου νερού.
Βασικές θερμικές τεχνολογίες:
Απόσταξη πολλαπλών σταδίων (MSF) – το νερό θερμαίνεται και στη συνέχεια βράζεται γρήγορα καθώς πέφτει η πίεση σε διαδοχικούς θαλάμους. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται από τη δεκαετία του 1950.
Απόσταξη πολλαπλών αποτελεσμάτων (MED) – παρόμοια με την msf, αλλά χρησιμοποιεί θερμότητα συμπύκνωσης για να ζεστάνει το νερό σε κάθε στάδιο, καθιστώντας το πιο ενεργειακά αποδοτικό και λιγότερο διαβρωτικό.
Συμπίεση ατμών – χρησιμοποιεί συμπιεσμένους ατμούς για θέρμανση, αντί για άμεση ανταλλαγή θερμότητας.
Ηλιακή αφαλάτωση – κατάλληλη για μικρούς όγκους σε ηλιόλουστες περιοχές, όπου το νερό εξατμίζεται κάτω από γυαλί και συμπυκνώνεται σε δεξαμενές συλλογής.
Παρά τη μακρά ιστορία τους, οι θερμικές μέθοδοι χάνουν έδαφος σε σύγκριση με μεθόδους που βασίζονται σε μεμβράνες.
Τεχνολογίες αφαλάτωσης μεμβράνης
Τα περισσότερα σύγχρονα συστήματα αφαλάτωσης θαλασσινού νερού χρησιμοποιούν τεχνολογίες μεμβράνης, ιδιαίτερα αντίστροφη ώσμωση.
Βασικές διεργασίες μεμβράνης:.
Αντίστροφη ώσμωση (RO) – χρησιμοποιεί μια ημιπερατή μεμβράνη που επιτρέπει κυρίως σε μόρια νερού να περάσουν διατηρώντας τα άλατα. Οι εξειδικευμένες μεμβράνες χρησιμοποιούνται για υφάλμυρο και θαλασσινό νερό με υψηλή μείωση σε ιόντα νατρίου και χλωρίου.
Απόσταξη με μεμβράνη – μια θερμικά καθοδηγούμενη διαδικασία που διαχωρίζει τον ατμό από ένα αλατούχο διάλυμα μέσω μιας μεμβράνης, με βάση τις διαβαθμίσεις θερμοκρασίας..
Ηλεκτροδειονισμός (EDI) – συνδυάζει ιοντοεκλεκτικές μεμβράνες και ηλεκτρικό ρεύμα για την απομάκρυνση των διαλυμένων ιόντων, παράγοντας εξαιρετικά καθαρό νερό..
Η RO είναι μακράν η πιο κοινή μέθοδος σήμερα. Άλλες μέθοδοι χρησιμοποιούνται συνήθως για εξειδικευμένες βιομηχανικές εφαρμογές.
Τρέχουσες παγκόσμιες τάσεις αφαλάτωσης
Μέχρι τη δεκαετία του 1980, το 84% του συνόλου του αφαλατωμένου νερού παράγεται με θερμικές μεθόδους.
Μέχρι το 2000, οι μέθοδοι θερμικής και RO ήταν σχεδόν ίσες (11,6 έναντι 11,4 εκατομμυρίων m³/ημέρα), αντιπροσωπεύοντας μαζί το 93% της παγκόσμιας αφαλάτωσης.
Σήμερα, η αντίστροφη ώσμωση παράγει 65,5 εκατομμύρια m³/ημέρα, ή το 69% του συνόλου του αφαλατωμένου νερού. Τα εργοστάσια που βασίζονται σε μεμβράνες συμβάλλουν τώρα στο 84% της παγκόσμιας παραγωγής αφαλατωμένου νερού.
Είναι δυνατή η οικιακή αφαλάτωση;
Η αφαλάτωση στο σπίτι είναι περιορισμένη και συνήθως σχετική σε συνθήκες επιβίωσης ή έκτακτης ανάγκης. Ωστόσο, υπάρχουν μερικοί μέθοδοι:
Απόσταξη - χρησιμοποιώντας μια διάταξη με ένα δοχείο που βράζει και ένα σωλήνα για τη συλλογή. Αντίστροφη όσμωση – Τα οικιακά συστήματα RO (αν και δεν είναι σχεδιασμένα για θαλασσινό νερό) μπορούν να το καθαρίσουν για περιορισμένο χρονικό διάστημα.
Κατάψυξη – μερική κατάψυξη του νερού σε ένα δοχείο, όπου το εξωτερικό παγωμένο στρώμα είναι γλυκό νερό και το εσωτερικό μέρος είναι συμπυκνωμένη άλμη (προς απόρριψη).
Αυτές οι μέθοδοι δεν είναι πρακτικές για καθημερινή χρήση, αλλά μπορούν να είναι χρήσιμες σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης.