|
Το αφιέρωμα, βασίζεται στο πρόσφατο εκτεταμένο άρθρο του Economist (7 Ιουνίου 2008)
Εισαγωγή
Για έναν νησιώτη που περνά τον χρόνο του ανάμεσα στο μικρό κομμάτι γης και την απέραντη θάλασσα που το περιβάλλει , το να μπορούσε να χρησιμοποιήσει το θαλασσινό νερό για να το πιει και για να ποτίσει τα χωράφια του θα πρέπει να είναι μια έμμονη σκέψη.
Όσο το νερό ή μάλλον η έλλειψη του γίνεται θέμα ζωτικής σημασίας τόσο θα το συζητούν οι πολιτικοί και περισσότεροι πολιτικοί θα κάνουν βαρύγδουπες δηλώσεις για μεγαλόπνοα σχέδια για την αφαλάτωση σαν να είναι το ‘μάννα εκ της θαλάσσης’.
Ο κίνδυνος δεν είναι τόσο στις βαρύγδουπες δηλώσεις όσο στο ότι η αφαλάτωση σαν μέθοδος μπορεί να αποδειχθεί σπάταλη και μη αποδοτική αλλά και βλαπτική στο περιβάλλον.
Καλό είναι λοιπόν να γνωρίζουμε μερικά πράγματα για την αφαλάτωση ώστε την επόμενη φορά που κάποιοι πολιτικοί μας πουν ότι αν τους εκλέξουμε θα λύσουν τα προβλήματα ύδρευσης με την αφαλάτωση , να εξετάσουμε και να κρίνουμε τα λεγόμενα τους με λίγη περισσότερη γνώση πάνω στο θέμα.
Όροι της Αφαλάτωσης
υφάλμυρο νερό (αγγ. brackish water) το νερό που συναντάται σε λίμνες ή πηγές που δεν είναι τόσο καθαρό σαν το πόσιμο, αλλά ούτε και με τόση αλατότητα όσο το θαλασσινό νερό.
άλμη (αγγ. brine) νερό που είναι γεμάτο με αλάτι, Αν και είναι γνωστή για την διατήρηση τροφίμων (όπως το ξύδι ή η ζάχαρη), για την μεταφορά τροφίμων σε ζεστό καιρό, και για την ωρίμανση της φέτας, ο όρος στο πεδίο της αφαλάτωσης χρησιμοποιείται για να ορίσει τα υπολείμματα της, αυτό που μένει αφού έχει αφαιρεθεί το πόσιμο νερό.
Πώς δουλεύει
Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι αφαλάτωσης.
Η πρώτη είναι η γνωστή στους περισσότερους, η θερμαντική μέθοδος, παρόμοια με ‘την απόσταξη’ που μάθαμε στο σχολείο.Το θαλασσινό νερό ζεσταίνεται, εξατμίζεται, το αλάτι μένει και το καθαρό νερό παίρνοντας από διαδοχικούς θαλάμους, υγροποιείται απαλλαγμένο από τα σωματίδια.
Η μέθοδος έχει βελτιωθεί και δεν επαφίεται μόνο στην θερμότητα, αλλά χρησιμοποιεί και την πίεση για να ελαττώσει η απαιτούμενη ποσότητα ενέργειας. |
|
Διάγραμμα χρήσης των δύο μεθόδων αφαλάτωσης απο το 80 έως σήμερα και με εκτιμήσεις για το μέλλον
Πηγή: Economist 7 June 2008 |
 |
Η δεύτερη που ξεκίνησε την δεκαετία του 1960 πειραματικά, και έχει εφαρμοστεί εμπορικά την δεκαετία του 90, είναι η ανάστροφη όσμωση (reverse osmosis). Με αυτή την μέθοδο το θαλασσινό νερό πιέζεται και περνά από μία μεμβράνη η οποία συγκρατεί τα σωματίδια και το αλάτι, και περνά μόνο το πόσιμο νερό.
Η μέθοδος ονομάζεται έτσι γιατί αντιστρέφει την φυσική διαδικασία κατά την οποία όταν υγρό με αυξημένη αλμυρότητα βρεθεί σε επαφή μέσω μιας πορώδους μεμβράνης με υγρό ελαττωμένης αλμυρότητας, το καθαρό υγρό θα περάσει στην περιοχή υψηλής αλμυρότητας, ώστε στο τέλος η αλμυρότητα να εξισωθεί και από τις δύο πλευρές της μεμβράνης. Τέτοιες μεμβράνες υπάρχουν άφθονες στην φύση (οι μεμβράνες των κυττάρων είναι πολύ χαρακτηριστικό παράδειγμα), αλλά για να βρεθεί το κατάλληλο υλικό για τις μεμβράνες της αφαλάτωσης χρειάστηκε να περάσουν 40 χρόνια.
Η μέθοδος αυτή χρειάζεται λιγότερη ενέργεια και είναι πολύ πιο φθηνή από την θερμαντική μέθοδο.
Η μέθοδος της ανάστροφης όσμωσης, βελτιώνεται διαρκώς με νέες μεμβράνες οι οποίες αφήνουν περισσότερο καθαρό νερό να περάσει. Προς το παρόν μόνο το 50% του νερού από την διαδικασία παράγεται σαν καθαρό νερό. Το υπόλοιπο είναι νερό που έχει υψηλή περιεκτικότητα σε αλάτι και θεωρούταν υπόλειμμα (waste stream), αλλά νέες μέθοδοι το χρησιμοποιούν για να κινήσουν τουρμπίνες και να παράγουν ενέργεια ώστε να χρησιμοποιηθεί για τις ανάγκες της αφαλάτωσης.
Πριν μόλις δύο χρόνια εμφανίστηκαν μελέτες για μεμβράνες βασισμένες στην νανοτεχνολογία που μπορούν να επιτρέψουν μεγαλύτερα ποσοστά πόσιμου νερού να περάσουν.
Υπάρχουν και άλλες δύο μέθοδοι αφαλάτωσης αλλά αυτές δεν έχουν βρει ακόμα χρηστικές εφαρμογές :
Η ηλεκτρόλυση εκμεταλλεύεται τα ηλεκτρικά φορτία του αλατιού και φορτίζοντας ηλεκτρικά μια ποσότητα θαλασσινού νερού, ‘μαζεύει’ το αλάτι στα ηλεκτρόδια ενώ το καθαρό νερό διαχωρίζεται από το αλμυρό με την βοήθεια μίας μεμβράνης.
Η Ψύξη είναι η άλλη. Όταν τα παγόβουνα διαμορφώνονται στους πόλους από θαλασσινό νερό, το αλάτι ψύχεται και αυτό, αλλά το αλάτι αφαιρείται φυσικά, μετά από ένα χρονικό διάστημα, (γι’ αυτό και τα παγόβουνα που είναι χωρίς αλάτι είναι πιο ελαφριά και επιπλέουν στην θάλασσα). Η φυσική αυτή διαδικασία όμως, είναι πολύ δύσκολο να αναπαραχθεί σε εργοστασιακή κλίμακα. |
Όχι τόσο αθώα όσο φαίνεται
Θα περίμενε κάποιος ότι η αφαλάτωση που εκμεταλλεύεται μια σχεδόν ανεξάντλητη πηγή έχει πολύ μικρό αντίκτυπο στο περιβάλλον. Η πραγματικότητα είναι ότι μόλις τώρα εξετάζονται οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις της αφαλάτωσης..
Το πρώτο σίγουρο είναι ότι η αφαλάτωση απαιτεί μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Όπως θα δείτε και στους αριθμούς, μια μονάδα αφαλάτωσης μπορεί να χρειαστεί την ενέργεια, που μπορεί να ηλεκτροδοτήσει 3,000 σπίτια. Δεν είναι τυχαίο ότι η αφαλάτωση ξεκίνησε να χρησιμοποιείται κυρίως στην Μέση Ανατολή όπου υπάρχει έλλειψη νερού αλλά άφθονη ενέργεια με την μορφή του πετρελαίου
Η δεύτερη σημαντική επίπτωση είναι η τοπική διατάραξη του οικοσυστήματος.Με την απορρόφηση θαλασσινού νερού, απορροφούνται θαλάσσιοι μικροοργανισμοί και πλαγκτόν, μέχρι και μικρά ψάρια.
Η τρίτη επίπτωση είναι ότι τα υπολείμματα της αφαλάτωσης η άλμη, είναι μείγμα υψηλής αλατότητας, που όπου και αν εναποτεθεί επηρεάζει σημαντικά το τοπικό οικοσύστημα. Δεν μπορεί να ταφεί στην γη, διότι μπορεί θα καταστρέψει τις καλλιέργειες. Αρκεί να θυμηθούμε ότι το μεγάλο πρόβλημα με ένα τσουνάμι, ή μια πλημμύρα της θάλασσας δεν είναι η πλημμύρα αυτή καθ’ αυτή, αλλά το αλάτι που αφήνει πίσω της και που κάνει τα χωράφια άγονα για πάρα πολλά χρόνια.
Στην περίπτωση που τα υπολλείματα της αφαλάτωσης επιστρέφουν στην θάλασσα είναι πιθανό στην γύρω θαλάσσια περιοχή να αλλάξει η χημική σύσταση του θαλασσινού νερού με απρόβλεπτες συνέπειες για το τοπικό οικοσύστημα.
Για όλα τα παραπάνω βέβαια υπάρχουν λύσεις και παίρνονται μέτρα. Οι ανανεώσιμες πηγές μπορούν να προσφέρουν ενέργεια για τις ανάγκες της αφαλάτωση, η μείωση της ταχύτητας απορρόφησης του θαλασσινού νερού δεν τραβάει μεγαλύτερα ψάρια, και η επιστροφή της άλμης με μεγάλη πίεση επιτρέπει την διασπορά της σε μεγάλη έκταση, ελαττώνοντας την αλλαγή στην αλμυρότητα. Έχει παρατηρηθεί ότι 500 μέτρα από το σημείο επιστροφής των υπολειμμάτων δεν υπάρχει αλλαγή στην αλμυρότητα του νερού.
Συμπερασματικά η αφαλάτωση είναι μια μέθοδος που μπορεί να προσφέρει σταθερή παροχή νερού ανεξάρτητα από το κλήμα και πρέπει να αναπτυχθεί και να επιδιωχθεί σαν λύση, όμως για το ορατό μέλλον είναι αδύνατο να καλύψει όλες τις ανάγκες ύδρευσης.
Η αφαλάτωση δεν θα πρέπει σε καμία περίπτωση να υποσκελίσει τις προσπάθειες για συγκράτηση του βρόχινου νερού, τον περιορισμό των διαρροών από το δίκτυο ύδρευσης και της εξοικονόμησης νερού στην αγροτική παραγωγή επιλέγοντας καλλιέργειες που δεν είναι υδροβόρες. ‘μάννα εκ θαλάσσης’ (για να απαντήσουμε στο αρχικό μας ερώτημα) δεν είναι.
Το εσωτερικό μιάς μονάδας αφαλάτωσης ανάστροφης όσμωσης στην Κύπρο
Πηγή: International Desalination Association
Αριθμοί για την Αφαλάτωση
97% του νερού στο πλανήτη είναι θαλασσινό νερό και ακατάλληλο για πόση ή για άρδευση
33-37 γραμμάρια στερεών σωματιδίων περιέχονται σε ένα λίτρο θαλασσινού νερού (37,000 μέρη στο εκατομμύριο)
10 -15 γραμμάρια στερεών σωματιδίων περιέχονται σε ένα λίτρο υφάλμυρου νερού (brackish water)
99% των στερεών σωματιδίων πρέπει να αφαιρεθούν από το θαλασσινό νερό για να καταστεί πόσιμο. (το πόσιμο νερό δεν μπορεί να έχει παρά 500 μέρη στο εκατομμύριο)
1 δις άνθρωποι σήμερα ζουν σε περιοχές που έχει πρόβλημα ύδρευσης
1.8 δις άνθρωποι ο αντίστοιχος αριθμός το 2025
13.080 μονάδες αφαλάτωσης υπάρχουν στον κόσμο
300 εκατ δολάρια (200 εκατομμύρια ευρώ) το κόστος νέας μονάδας αφαλάτωσης στο San Diego της Καλιφόρνια
2.9 δις δολάρια (περίπου 2 δις ευρώ) το κόστος της μονάδας που κατασκευάζεται τώρα στην Μελβούρνη της Αυστραλίας
55.6 εκατομμύρια κυβικά μέτρα, η ποσότητα νερού που παράγεται με αφαλάτωση σήμερα
0.5% το ποσοστό της κατανάλωσης νερού παγκοσμίως, που παράγεται με αφαλάτωση
17% Το ποσοστό των αναγκών του νερού που καλύπτει η μονάδα αφαλάτωσης στο Περθ της Δυτικής Αυστραλίας, ίσως από τα μεγαλύτερα ποσοστά
1.5 δολάριο. Το κόστος παραγωγής ενός κυβικού μέτρου πόσιμου νερού από αφαλάτωση στις αρχές της δεκαετίας του ‘90
0.5 δολάριο. Το κόστος παραγωγής ενός κυβικού μέτρου πόσιμου νερού από αφαλάτωση το 2003
0.75 δολάρια. (0.5 ευρώ). Το αντίστοιχο κόστος σήμερα, λόγω της αύξησης της τιμής των υλικών και της ενέργειας.
Σε αυτό το σημείο αξίζει να συγκρίνετε αυτό το κόστος μονάδας με τον αντίστοιχο του λογαριασμού του νερού σας και να υπολογίσετε πόσο θα πληρώνατε αν όλο το νερό που καταναλώνατε παραγόταν με την αφαλάτωση.
3000 σπίτια θα μπορούσαν να ηλεκτροδοτηθούν με την ίδια ποσότητα ενέργειας που χρειάζεται μία μονάδα αφαλάτωσης
8 Kwh η ενέργεια που χρειάζεται για την αφαλάτωση ενός κυβικού μέτρου θαλασσινού νερού το 1980 στην Σαουδική Αραβία
3.7 Kwh η ενέργεια που χρειάζεται για να αφαλατωθεί ένα κυβικό μέτρο θαλασσινού νερού σήμερα
15% το ποσοστό περεταίρω εξοικονόμησης ενέργειας που μπορεί να επιτευχθεί με τις υπάρχουσες μεθόδους
20% το ποσοστό περεταίρω εξοικονόμησης ενέργειας που μπορεί να επιτευχθεί με μεμβράνες νέας γενιάς
50% του θαλασσινού νερού που ωθείται με μεγάλη πίεση στην οσμωτική μεμβράνη, παράγεται σαν καθαρό νερό. Το άλλο μισό, συγκεντρώνει όλα τα άλατα και τα αλλά σωματίδια (ρεύμα υπολειμμάτων), και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας με το πέρασμα σε μία τουρμπίνα.
75% το ποσοστό ανάκτησης της ενέργειας από το ‘ρεύμα υπολειμμάτων’ το 1980 με την μέθοδο της ανάστροφης όσμωσης
96% το αντίστοιχο ποσοστό σήμερα.
Αεροφωτογραφία απο το εργοστάσιο αφαλάτωσης στο Περθ της Δυτικής Αυστραλίας
πηγή Water Corporation of Australia
Το χρονικό της Αφαλάτωσης
350 πχ Ο Αριστοτέλης πειραματίζεται με τον διαχωρισμό νερού και αλατιού
200μχ Ναυτικοί μεταφέρουν μικρές πρωτόγονες μονάδες αφαλάτωσης στα πλοία τους
16ος αιώνας Τα πλοία που εξερευνούν τους ωκεανούς μεταφέρουν μονάδες αφαλάτωσης οι οποίες επιτρέπεται να χρησιμοποιηθούν μόνο σε περίπτωση ανάγκης.
1850 Ο Αμερικανός μηχανικός Norbert Rilieux κατοχυρώνει πατέντες για μεθόδους απόσταξης της ζάχαρης που ελαττώνουν τις απαιτήσεις ενέργειας κατά 80%
1890 Στην Δυτική Αυστραλία λόγω του ξηρού κλίματος και κατασκευάζονται μονάδες αφαλάτωσης (πάντα με την θερμαντική μέθοδο). Το νερό ήταν ακριβό. Τα 4.5 λίτρα νερού κόστιζαν όσο το ένα τρίτο του μισθού του ανειδίκευτου εργάτη.
Τέλη 19ου αιώνα Η μέθοδος απόσταξης του Rilieux αρχίζει και εφαρμόζεται και στην αφαλάτωση
1950 Η Αμερικανική κυβέρνηση ιδρύει το Τμήμα Αλμυρού Νερού με σκοπό να υποστηρίξει την έρευνα για την αφαλάτωση
1950 Ξεκινά μια νέα μέθοδος θερμαντικής αφαλάτωσης και εφαρμόζεται σε χώρες της Μέσης Ανατολής
1960 Ξεκινούν στο πανεπιστήμιο UCLA της Καλιφόρνια τα πειράματα πάνω στην ανάστροφη όσμωση με την κατασκευή των πρώτων μεμβρανών απο δύο ερευνητές, τους Sydney Loeb και Shrinivasa Sourirajan
1965 Η πρώτη πειραματική μονάδα αφαλάτωσης υφάλμυρου νερού με την μέθοδο της ανάστροφης όσμωσης
τέλος δεκαετίας ‘70
Ο John Cadotte του America’s Midwest Research Institute και του Film Tec Corporation εφεύρει μια πολύ βελτιωμένη μεμβράνη που θα χρησιμοποιηθεί καθολικά στα επόμενα χρόνια.
1980 Η πρώτη μονάδα αφαλάτωσης που εξυπηρετεί τον Δήμο, ξεκινά την λειτουργία της στην Jeda της Σαουδικής Αραβίας
1990-2003 Το κόστος της αφαλάτωσης πέφτει στο 1 τρίτο.
2006 Μελέτη που δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό Science αναφέρει ότι η χρήση νανοσωλήνων άνθρακα μπορεί να βελτιώσει πολύ την παραγωγή καθαρού νερού
2006 Μελέτη στις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της αφαλάτωσης από το Pacific Institute (όχι απαγορευτικές αλλά ούτε και αμελητέες)
Σύνδεσμοι για την Αφαλάτωση
International Desalination Association
Centre for Water Research, Australia
Energy Recovery
Συνδεσμος που οδηγεί στην εταιρεία που χρησιμοποιεί το ‘ρευμα υπολειματων’ για την ανάκτηση ενέργειας
Σε αυτό το video μπορείτε να δείτε την μέθοδο της ανάκτησης ενέργειας
Περιοδικό Water Technology. Άρθρο για το εργοστάσιο αφαλάτωσης στο Περθ της Αυστραλίας
Ιστοσελίδα της Εταιρείας Υδρευσης της Αυστραλίας για την αφαλάτωση
Εκπαιδευτική ιστοσελίδα για την αφαλάτωση στον Ιστότοπο της Εταιρείας Υδρευσης της Αυστραλίας
Ιουνίου 21, 2008 at 8:44 am | Νερό-Υδάτινοι Πόροι | Σχόλια (0)
|
