„Woda, woda wszędzie, ale ani kropli do picia”. To jest rzekomy lament nieznanego marynarza, Potrzebował nawodnienia się, ale bez świeżej wody, a jednak zmuszony do patrzenia na niezliczone galony niezdatnego do picia woda oceaniczna. Prawie każdy zdaje sobie sprawę z tego, jak słona jest woda i że przez to nie nadaje się do picia. Wodę niezdatną do picia nazywamy niezdatną do picia, ponieważ powoduje to postępujące zakłócenie równowagi chemicznej organizmu.
Woda oceaniczna stanowi około 97 procent wody na Ziemi; prawie wszystkie 3 procent, które są uważane za „świeże”, znajdują się pod ziemią lub w inny sposób niedostępne dla ludzi, a tylko około 1/400 słodkiej wody na Ziemi zajmuje rzeki, strumienie i jeziora. Biorąc pod uwagę, ile jest tam słonej wody, czy nie powinien istnieć skuteczny sposób na to, by była odpowiednia do spożycia przez ludzi?
W rzeczywistości proces zwany odsolenie dokonuje właśnie tego. Znaczenie odsalania na planecie o stale rosnącej populacji i wielu regionalnych niedoborach wody o każdej porze wzrasta z dnia na dzień, a zalety odsalania sprawiają, że proces warto przejrzeć w Szczegół.
Rodzaje odsalania
Wszystkie rodzaje mechanicznego odsalania można sklasyfikować jako: odsalanie termiczne lub odsalanie membranowe.
Zakłady odsalania na skalę komercyjną zwykle wykorzystują rodzaj odsalania membranowego z odwróconą osmozą, która zachodzi w poprzek półprzepuszczalnej membrany. Destylacja membranowa lub MD, w której strumień gorącej słonej wody jest kierowany przeciw strumieniowi normalnej wody po przeciwnej stronie membrany hydrofobowej, występuje w kilku typach. Jej efektem jest wypchnięcie pary wodnej wolnej od soli przez pory do chłodniejszej, niskociśnieniowej strony membrany.
Odsalanie termiczne obejmuje dodawanie znacznych ilości ciepła i często obejmuje również procesy destylacji. Destylacja to gotowanie roztworu, w którym substancja rozpuszczona ma wyższą temperaturę wrzenia niż rozpuszczalnik (np. sól), pozwalając na zebranie wytworzonych par gazu jako destylat, podczas gdy pozostały koncentrat solanki jest odrzucone.
Zalety procesów odsalania
Korzyści z samego odsalania są proste: więcej czystej wody pitnej dla mieszkańców Ziemi, z których jedna trzecia nie ma regularnego dostępu do tego ważnego zasobu. Jeśli chodzi o przewagi niektórych rodzajów nad innymi, są one dość łatwe do opisania.
Instalacje do termicznego odsalania, które do 2020 roku wyprodukowały większość światowej odsalonej wody, są łatwe do budowy i eksploatacji, głównie dlatego, że nie mają ruchomych części innych niż pompy i składają się głównie z ciasno zapakowane sieci rurowe. Te odsalacze mogą również osiągnąć bardzo wysoki poziom oczyszczenia.
Procesy membranowe, w tym odsalanie przez elektrolizę, są zwykle znacznie mniej energochłonne niż termiczne i nie opierają się na paliwach kopalnych ani energii jądrowej, jak to ma miejsce w przypadku większości działających elektrowni cieplnych dzisiaj. Oferują niskie temperatury i ciśnienia pracy niż ich termiczne odpowiedniki.
Wady procesów odsalania
Wyzwania związane z odsalaniem obejmują zanieczyszczenia generowane przez wielkoskalowe, termiczne zakłady odsalania oraz duże ilości energii wymaganej do ich obsługi. W miarę jak świat zmierza w kierunku coraz większego wykorzystania alternatywnych źródeł energii, obawa ta powinna z czasem osłabnąć.
Chociaż procesy membranowe są czystsze i bezpieczniejsze, budowanie tego typu instalacji do odsalania na skalę komercyjną jest również droższe. Ponadto membrany ulegają degradacji w wyniku nadmiernego zwilżania i innych rodzajów zanieczyszczeń, a proces nie jest obecnie tak wydajny, jak większość rodzajów odsalania termicznego.
Niedawno, w 2019 r., badaczom udało się stworzyć technikę destylacji słonecznej, która polega na skupianiu światła słonecznego na określonych miejscach membrana selektywnie przepuszczalna, tam zbiera się wrząca woda i przetłacza ją na przeciwną stronę membrany, gdzie jest gromadzona nowo.