На протяжении веков люди пытались создать пресную воду из океана. В 16 веке на кораблях были небольшие винокурни, которые в случае опасности можно было использовать для кипячения морской воды. Но попытка сделать это в больших масштабах порождает столь же масштабные проблемы.
«Это энергетический вопрос, — говорит Фрэнк Рогалла. «Для опреснения воды требуется в 10 раз больше энергии, чем для любого другого источника воды ». Углеродный след опреснения воды значителен: промышленные опреснительные установки, такие как огромный Рас-эль-Хайр в Саудовской Аравии, обычно нуждаются в собственных электростанциях .
Хотя первые опреснительные установки были основаны на кипячении соленой воды , энергетический кризис 1970-х годов ускорил рост установок обратного осмоса, которые используют высокое давление для проталкивания соленой воды через мембрану, которая оставляет соль в ловушке с одной стороны. При этом потребляется примерно вдвое меньше энергии, чем при кипячении воды, но все же требуется около 4 кВтч для производства кубометра питьевой воды.
Это делает другие стратегии для пострадавших от засухи сообществ, такие как сохранение и повторное использование воды, гораздо более прагматичными. «Обессоленная вода слишком дорога для большинства случаев использования», — добавляет Рогалла. «Это дорого с точки зрения инфраструктуры и затрат на энергию , поэтому это крайний случай». Он говорит, что опреснительные установки, построенные в Испании, вышли из употребления, когда фермеры отказались платить высокую стоимость воды, которую они производили.
Однако есть некоторые приемы, которые могут сделать соленую воду более приятной на вкус. Во-первых, избегать океанов. «В отличие от морской воды, опреснение обычно использует солоноватую воду в качестве отправной точки», — объясняет Рогалла. Это может происходить из водоносных горизонтов, которые считаются слишком солеными для использования без очистки, или из эстуарных источников. Она менее соленая, чем морская вода, поэтому для ее опреснения требуется меньше энергии.
В рамках проекта MIDES , финансируемого ЕС , Рогалла возглавил усилия, направленные на то, чтобы сделать процесс еще более эффективным с помощью бактерий. Эти микробы использовались, чтобы помочь переносить молекулы соли через мембрану, еще больше уменьшая энергию, необходимую для создания питьевой воды. Рогалла говорит: «Энергия, необходимая для опреснения, прямо пропорциональна концентрации соли, поэтому, если мы сможем запустить процесс с помощью микробной энергии, мы сократим количество необходимой электроэнергии».
На каждый литр пресной воды , производимой опреснительными установками , остается литр воды, которая теперь в два раза более соленая. Рогалла видит в этом возможность: «В воде есть хорошие соли, такие как кальций и магний, получение которых обычно требует больших затрат». Его команда изучает способы извлечения различных минералов, растворенных в этой отработанной воде, для коммерческого использования.
Итак, с ростом нехватки воды видит ли Рогалла опреснение воды в будущем? «Это экстренная мера и только часть решения», — отмечает он. «Сначала вы должны свести к минимуму использование, а затем повторно использовать воду , когда это возможно. Опреснение предназначено только для самых высоких потребностей. Без этих других действий оно просто не будет целесообразным».
Теги: биотехнологии, вода, океан, энергия
