Filtracja Soli z Wody: Jak To Działa?
- Szczegóły
Chociaż woda pokrywa niemal 75 proc. powierzchni Ziemi, to w większości jest to woda słona, nienadająca się do picia. Aż 97 proc. zasobów wody na naszej planecie to woda morska i oceaniczna o znacznym stopniu zasolenia, która w efekcie nie nadaje się do spożycia. Picie takiej wody jest szkodliwe dla naszego zdrowia, bowiem wydalamy po niej więcej płynów, niż wypiliśmy. Z pozostałych 3 proc. znaczna część wody znajduje się w lodowcach, a stosunkowo łatwo osiągalne jest jedynie ok. 0,7 proc.
Rozwiązaniem mogą być technologie odsalania wody morskiej i obecnie tego typu procesy prowadzone są w ponad 100 krajach na całym świecie. Największe zakłady odsalające znajdują się w Zjednoczonych Emiratach Arabskich i Izraelu, ale technologie te rozwijane są także m.in. w USA, Chinach, Japonii czy Australii. Informujemy, iż w celu realizacji usług dostępnych w naszym serwisie internetowym, optymalizacji jego treści, dostosowania serwisu do Państwa indywidualnych potrzeb oraz personalizacji wyświetlanych reklam w ramach zewnętrznych sieci remarketingowych korzystamy z informacji zapisanych za pomocą plików cookies na urządzeniach końcowych użytkowników.
Odsalaniem nazywa się procesy usuwania soli i innych minerałów z wody morskiej, w celu uzyskania słodkiej wody zdatnej do nawadniania lub spożycia. Jak podaje ONZ, w skali globalnej ponad 40 proc. Niestety, choć nasza planeta jest pokryta morzami i oceanami, tylko niewielka część ziemskiej wody, około 2,5 proc., jest słodka a mówiąc precyzyjnie - nie zasolona. Wiele jałowych obszarów Ziemi w ogóle jest pozbawione powierzchniowych zasobów słodkiej wody, takich jak rzeki i jeziora.
Według International Desalination Association, na całym świecie już ponad 300 milionów ludzi otrzymuje wodę z zakładów odsalania. Już kilka lat temu globalna liczba zakładów odsalania wynosiła ok. 20 tys. (ciągle rośnie) a produkcja światowa odsolonej wody wynosi obecnie ok. 100 mld litrów dziennie. Największe na świecie zakłady odsalające znajdują się w Jebel Ali w Zjednoczonych Emiratach Arabskich. Uzyskują one 300 milionów metrów sześciennych wody rocznie. Przodujący wcześniej na liście największych zakład Sorek Desalination Plant, znajduje się na południe od Tel Awiwu w Izraelu i produkuje ponad pięćset milionów litrów wody pitnej dziennie.
Najważniejsi użytkownicy wody odsalanej znajdują się na Bliskim Wschodzie, (głównie Arabia Saudyjska, Kuwejt, Zjednoczone Emiraty Arabskie, Katar i Bahrajn), gdzie zgromadzono około 70 proc. światowych zdolności produkcyjnych w dziedzinie odsalania, oraz w Afryce Północnej (głównie Libia i Algieria), która wykorzystuje około 6 proc. Obecnie odsalanie jest wciąż przede wszystkim domeną krajów bardziej zamożnych, zwłaszcza tych, które dysponują dużymi zasobami paliw kopalnych i dostępem do wody morskiej. Poza Bliskim Wschodem i Afryką Północną, odsalanie jest stosunkowo częste w dotkniętych niedoborem wody częściach Stanów Zjednoczonych, zwłaszcza w Kalifornii, oraz w niektórych innych krajach, w tym w Hiszpanii, Australii i Chinach.
Przeczytaj także: Definicja i pomiar filtracji kłębuszkowej
Odsalanie pozostaje kosztownym sposobem pozyskania wody, ponieważ wymaga ogromnych ilości energii. Chodzi o to, by produkować więcej wody na jednostkę energii, oraz lepsze sposoby radzenia sobie z wysoko skoncentrowaną solanką, która jest kłopotliwą, zawierającą nierzadko toksyczne substancje chemiczne, pozostałością po procesach odsalania.
Metody Odsalania Wody
Odsalanie polega na usunięciu z wody morskiej soli i innych rozpuszczonych w niej substancji. Wśród najpopularniejszych metod odsalania wody są m.in.:
- Destylacja: Na największą skalę stosowana jest destylacja, w szczególności destylacja próżniowa. Destylacja wody to proces stosunkowo prosty i zrozumiały.
- Odwrócona Osmoza: W ostatnich latach następuje szybki rozwój metod opartych na odwróconej osmozie, głównie dzięki rozwojowi membran półprzepuszczalnych i oszczędniejszych pomp wysokociśnieniowych.
- Elektrodializa: Kolejna rodzina metod odsalania bazuje na zjawiskach elektrycznych, np. elektrodializa.
- Zamrażanie: W procesach odsalania wody morskiej bazujących na zamrażaniu, ciepło jest pobierane z solanki, aż jej część skrystalizuje w granulki czystej wody i lodu.
Odwrócona Osmoza
Odwróconą osmozą nazywa się metodę polegającą na wymuszonej dyfuzji rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną umieszczoną pomiędzy dwoma roztworami o różnym stężeniu. W przeciwieństwie do osmozy spontanicznej, odwrócona osmoza zachodzi od roztworu o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonej do roztworu o stężeniu niższym, czyli prowadzi do zwiększenia różnicy stężeń obu roztworów. Do czasu opracowania techniki tworzenia asymetrycznej membrany charakteryzującej się cienką warstwą, wysoce porowatą i z grubszym podłożem membrany, proces ten nie był zbyt wydajny. Udoskonalenie i kolejne wynalazki wpłynęły na rozwój i upowszechnienie tej techniki.
Najnowszym nurtem w dążeniach do obniżenia zużycia energii i kosztów produkcji słodkiej wody w procesie odsalania technika odwróconej osmozy jest rozwój nanostrukturalnych membran, które zapewniają bardziej efektywny transport wody w porównaniu do istniejących konwencjonalnych cienkowarstwowych elementów membranowych. Ponadto, nanostrukturalne membrany mogą mieć podwyższoną selektywność w odrzucaniu określonych jonów. Nanofiltracja odbywa się pod ciśnieniem ok. 1-3 MPa.
Innowacyjne Metody
W ostatnich latach pojawiło się sporo nowych pomysłów na efektywne energetycznie odsalania wody morskiej. Pisaliśmy m.in. o pomyśle Amerykanów z Uniwersytetu w Austin i Niemców z uczelni w Marburgu, polegającym na wykorzystaniu niewielkiego chipu z tworzywa, przez który przepływa prąd elektryczny o znikomym napięciu (0,3 wolta). W słonej wodzie przepływającej wewnątrz kanalika, z którego składa się urządzenie, następuje częściowa neutralizacja jonów chloru i wytworzenie pola elektrycznego, podobnie jak w ogniwach chemicznych. Efekt jest taki, że sól podąża w jednym kierunku, zaś słodka woda - w drugim.
Przeczytaj także: Webber AP8400 - wymiana filtrów
Brytyjscy naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze stworzyli w 2017 r. oparte na grafenie sito, które efektywnie miało usuwać sól z wody morskiej. W opublikowanej w "Nature Nanotechnology" pracy naukowcy twierdzili, że do budowy membran odsalających można wykorzystać tlenek grafenu, zamiast trudnego do uzyskania i drogiego grafenu w czystej postaci.
Ultrafiltracja
Ultrafiltracja (UF) to metoda uzdatniania wody, oparta na membranie z włókien kanalikowych. Membrana ultrafiltracyjna zatrzymuje mi.in. mikroorganizmy, patogeny, zawiesiny, cząstki stałe, biofilm i mikroplastik. Przepuszcza natomiast minerały, takie jak magnez, wapń i potas.
Zastosowanie i Wyzwania
Odsalanie wody morskiej to w dzisiejszych czasach kluczowa technologia dla zapewnienia dostępu do wody pitnej, szczególnie w obliczu globalnych wyzwań związanych z jej niedoborem. Według szacunków FAO do 2025 roku prawie 2 miliardy ludzi może nie mieć wystarczającej ilości wody pitnej, aby zaspokoić ich codzienne potrzeby.
Proces odsalania, mimo licznych korzyści, wiąże się z istotnymi wyzwaniami. Zużycie energii, emisja gazów cieplarnianych oraz gospodarka solanką stanowią główne aspekty wymagające dalszej optymalizacji. Rozwój technologii odsalania koncentruje się na zwiększeniu efektywności energetycznej oraz ograniczeniu kosztów operacyjnych.
Podsumowanie
Odsalanie wody morskiej stanowi jedno z kluczowych rozwiązań w walce z globalnym deficytem wody pitnej, szczególnie w regionach o ograniczonych zasobach słodkiej wody. Technologia ta odgrywa istotną rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa wodnego dla ludności oraz przemysłu, przyczyniając się do zrównoważonego rozwoju i ochrony środowiska.
Przeczytaj także: Optymalne rozcieńczenie bimbru
tags: #filtracja #soli #z #wody #jak #to
