Solarne Uzdatnianie Wody: Metody i Technologie

Szczegóły: Opublikowano: 04. March 2026

Wody na Ziemi jest sporo, a jednocześnie w wielu miejscach coraz dramatyczniej jej brakuje. 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. Zwykle, nawet w takich okolicach, dostępne są pewne zasoby wody podziemnej.

Kwestia usuwania soli i innych domieszek zaprząta uwagę sporej części ludzkości od dość dawna. Odsalaniem nazywa się procesy usuwania soli i innych minerałów z wody morskiej, w celu uzyskania słodkiej wody zdatnej do nawadniania lub spożycia.

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. 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.

Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd

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.

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 Solarnego Uzdatniania Wody

Destylacja Słoneczna

Destylacja wody to proces stosunkowo prosty i zrozumiały. Rzecz z w tym, aby był też mniej kosztowny energetycznie. Dlatego dąży się do wykorzystania w nim źródeł odnawialnych, głównie słońca. Stany Zjednoczone, Francja i Zjednoczone Emiraty Arabskie pracują nad rozwojem praktycznego odsalania wody za pomocą energii słonecznej, np. WaterStillar firmy AquaDania został zainstalowany w Dahab w Egipcie i w Playa del Carmen w Meksyku. W tym podejściu kolektor słoneczny o powierzchni dwóch metrów kwadratowych może destylować od 40 do 60 litrów dziennie z dowolnego lokalnego źródła wody, pięć razy więcej niż konwencjonalne destylatory.

Odwrócona Osmoza

W ostatnich latach następuje szybki rozwój metod opartych na odwróconej osmozie, głównie dzięki rozwojowi membran półprzepuszczalnych i oszczędniejszych pomp wysokociśnieniowych. 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.

Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody

Niskotemperaturowe odsalanie termiczne (LTTD)

Wywodzące się pierwotnie z badań nad konwersją energii cieplnej w oceanach, niskotemperaturowe odsalanie termiczne (LTTD) wykorzystuje gotowanie wody pod niskim ciśnieniem, nawet w temperaturze otoczenia. System wykorzystuje pompy do stworzenia środowiska o niskim ciśnieniu, w którym woda wrze przy temperaturach 8-10 °C. Powstała wskutek procesu skroplona para wodna jest oczyszczona z soli. Pierwszy zakład LTTD został otwarty w 2005 roku w Kavaratti na wyspach Lakshadweep u wybrzeży Indii. Wydajność zakładu wynosi 100 tys.

Techniki hybrydowe i kogeneracyjne

Technologie odsalania napędzane termicznie są często kojarzone z niskotemperaturowymi źródłami ciepła odpadowego. Podłączenie technologii odsalania termicznego np. do układu wydechowego silnika wysokoprężnego wykorzystuje ciepło do odsalania a zarazem aktywnie chłodzi silnik zasilający generator, poprawiając jego wydajność i zwiększając produkcję energii elektrycznej. Przykładowa instalacja tego typu została uruchomiona przez holenderską firmę Aquaver w marcu 2014 r. Opisany wyżej pomysł zalicza się do układów kogeneracyjnych. Większość obecnych i planowanych kogeneracyjnych zakładów odsalania wykorzystuje jako źródło energii paliwa kopalne lub energię jądrową.

Zaletą zakładów o podwójnym przeznaczeniu jest to, że mogą one być bardziej efektywne pod względem zużycia energii, dzięki czemu odsalanie staje się bardziej opłacalne. Najnowszym dążeniem w obiektach dwufunkcyjnych jest tworzenie konfiguracji hybrydowych, w których odsalanie metodą odwróconej osmozy występuje w tandemie z odsalaniem termicznym, czyli łączy się dwa lub więcej procesów odsalających z produkcją energii elektrycznej.

IBTS (Integrated Biotectural System)

Techniki odsalania wody morskiej mogą być też stosowane w połączeniu z uprawami zielonymi. Tak jest w zastosowanej m.in. w Egipcie technice odsalania w szklarni IBTS (ang. skrót od Integrated Biotectural System). IBTS to z jednej strony instalacja odsalająca, a z drugiej szklarnia działająca zgodnie z naturalnym obiegiem wody. Procesy parowania i kondensacji zachodzą częściowo pod ziemią i w budynku szklarni.

Innowacyjne metody

Pojawia się coraz więcej innowacyjnych metod, takich jak:

Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem

Odsalanie oparte na absorpcji
Ekstrakcja rozpuszczalnikowa ze zmianą temperatury (TSSE)
Elektrodializa
Wykorzystanie chipów z tworzywa
Sita grafenowe
Szkielety metaloorganiczne (MOF)
Nanostruktury oparte na fluorze

SODIS (Solar Water Disinfection)

SODIS, czyli technika słonecznej dezynfekcji wody, to metoda filtracji wody stosowana do zwalczania chorób przenoszonych przez wodę. Potrzebujemy tylko czystej, przezroczystej butelki PET o pojemności nie większej, niż 3 litry. Nie zielonej, albo niebieskiej. Przezroczystej. I wstępnie przefiltrowanej wody. Nalewamy mniej więcej ¾ wody, zakręcamy, a następnie intensywnie mieszamy przez co najmniej 20 sekund. Następnie odkładamy ją poziomo na słońce i pozostawiamy tam przez minimum 6 godzin. Jeśli masz możliwość, umieść butelkę na jakimś odbijającym słońce materiale. Promieniowanie słoneczne, a dokładniej ultrafiolet, zabija bakterie, wirusy oraz część z pasożytów, które mogą znajdować się w wodzie.

Odzyskiwanie Energii w Procesach Uzdatniania

Odzyskiwanie energii podczas procesów uzdatniania jest bardzo kuszące z co najmniej dwóch powodów. Po pierwsze, optymalizacja procesów uzdatniania pod względem energetycznym opłaca się ekonomicznie. W obliczu rosnących kosztów energii, jeśli część z niej można odzyskać, obniżając w ten sposób rachunki operacyjne, to zdecydowanie warto to robić. Po drugie, odzysk energii ogranicza też emisję gazów cieplarnianych, redukując ślad węglowy.

Procesy uzdatniania wody, szczególnie w zakładach produkcyjnych, w dużej mierze wykorzystują energię. Owszem, w przypadku tak podstawowych metod filtracji jak sitko (czyli w przypadku filtracji mechanicznej) uzdatnianie może odbywać się w najprostszy sposób, niewymagający żadnych skomplikowanych operacji i związanych z tych kosztów energetycznych. Jednak duże zakłady wykorzystują energię mechaniczną czy elektryczną, najczęściej do napędu pomp w systemie uzdatniania, mieszadeł itd.

Szacuje się, że koszty energetyczne stanowią nawet 30-40 % wszystkich wydatków operacyjnych zakładów uzdatniania wody.

Technologie takie jak mikrohydroelektrownie, wymienniki ciśnienia PX, odzysk ciepła czy instalacje odnawialnych źródeł energii w sposób istotny zmniejszają zużycie energii i emisję CO₂.

Uzdatnianie Wody w Basenach

Uzdatnianie wody to proces, który polega na poprawie jakości wody, w takim stopniu, aby mogła być ona użyta do pożądanych przez nas celów. Konieczne jest dlatego dostosowanie procesu do indywidualnych potrzeb. Głównym procesem uzdatniania wody w basenie jest dezynfekcja, którą stosuje się jednakowo w basenach prywatnych, jak i publicznych. Zabieg ten polega na podniesieniu poziomu stężania chloru w basenie, który następnie zabija wszelkie bakterie, glony i mikroorganizmy obecne w wodzie.

Nie zawsze jednak zdajemy sobie sprawę z tego, że do oczyszczania wody w basenie służyć mogą również inne środki niż chlor. Tak jest w przypadku soli. Uzdatnianie wody za pomocą elektrolizy soli polega na wytworzeniu chloru na skutek rozpadu soli na podchloryn sodu. Tworzy on następnie kwas podchlorawy i sodę. Proces ten zachodzi przy użyciu elektrolizera, który jest urządzeniem umożliwiającym przepływ prądu między elektrodami, które są w nim umieszczone. Skutkiem takiego działania jest oczyszczenie wody oraz pozostawienie zdrowotnych właściwości soli.

Innym rozwiązaniem może być również dezynfekcja za pomocą promieni UV, która opiera się na naświetlaniu wody falami elektromagnetycznymi. Lampy UV do basenu emitują promieniowanie przenikające przez DNA bakterii i mikroorganizmów obecnych w wodzie, skutecznie je niszcząc. Wykorzystanie tej metody gwarantuje również redukcję powstawania chloramin, które są szkodliwe dla zdrowia człowieka.

Jeśli jednak nie jesteś przekonany do wyżej wymienionych metod poprawy jakości wody w basenie, to istnieje również metoda jej polepszenia za pomocą aktywnego tlenu. Zasada jego działania jest zbliżona do działania chloru. Wszystkie zanieczyszczenia obecne w wodzie utleniane są za pomocą zawartych w preparatach aktywnych składnikach. Różnica między dezynfekcją chlorem a aktywnym tlenem polega na tym, że druga z metod nie wydziela charakterystycznego zapachu, jaki występuje przy chlorze, jak i soli. Woda jest wtedy miękka, a nie twarda. Aktywne składniki stosowane w metodzie aktywnego tlenu mają działanie szokowe i tak jak podczas dezynfekcji chlorowej, niszczą wszelkie bakterie i mikroorganizmy. Efekty tej metody są jednak natychmiastowe. Warto jednak pamiętać, że metoda ta nie jest tak skuteczna, jak metoda z chlorem.

Ekologiczne Utrzymanie Basenu

Dbasz o środowisko i chcesz, aby Twój basen zużywał mniej energii i chemii, ale nadal miał czystą, przejrzystą wodę? Czysta i przejrzysta woda to klucz do komfortowego korzystania z basenu. Tradycyjne metody oczyszczania wody bazują na dużej ilości chemikaliów, takich jak chlor czy inne silne preparaty.

Jednym z najlepszych sposobów na wyklarowanie wody w basenie jest zastosowanie filtrów piaskowych lub roślinnych. Filtry piaskowe zatrzymują zanieczyszczenia mechaniczne, a dodanie warstwy zeolitów lub szklanych kulek zwiększa skuteczność filtracji. Filtry roślinne sprawdzają się w basenach ekologicznych i stawach kąpielowych.

Tradycyjny chlor może być szkodliwy dla zdrowia i środowiska. Dlatego coraz więcej właścicieli basenów decyduje się na systemy elektrolizy soli. Woda jest dezynfekowana poprzez naturalny proces elektrolizy, gdzie z soli kuchennej produkowane są cząsteczki chloru w minimalnych ilościach. Ozonatory wytwarzają ozon, który niszczy bakterie, wirusy i glony, nie pozostawiając szkodliwych produktów ubocznych. Lampy UV skutecznie eliminują mikroorganizmy, wspierając proces wyklarowania wody w basenie.

Dno basenu to miejsce, gdzie gromadzi się najwięcej zanieczyszczeń, takich jak liście, piasek i osady organiczne. Nowoczesne, energooszczędne odkurzacze basenowe to doskonała alternatywa dla tradycyjnych metod czyszczenia dna basenu. Urządzenia te są zaprojektowane tak, aby zużywały minimalną ilość energii, jednocześnie skutecznie usuwając zanieczyszczenia z dna.

Ekologiczne podejście do utrzymania basenu oznacza również ograniczenie zużycia energii elektrycznej. Pompy basenowe o zmiennej prędkości pozwalają na dostosowanie wydajności pracy do rzeczywistych potrzeb. Panele fotowoltaiczne to doskonałe rozwiązanie do zasilania systemów basenowych, takich jak pompy, filtry czy odkurzacze basenowe.

Zamiast całkowitego spuszczania wody, warto stosować systemy filtracji i uzdatniania wody. Używanie przykryć basenowych minimalizuje parowanie wody i zmniejsza jej straty. Systemy zbierania deszczówki to ekonomiczny i ekologiczny sposób na uzupełnianie wody w basenie.

Tabela: Porównanie Metod Uzdatniania Wody w Basenach

Metoda	Zalety	Wady
Chlorowanie	Skuteczne, powszechnie dostępne	Potencjalnie szkodliwe, zapach
Elektroliza Soli	Naturalna, delikatna dla skóry	Wymaga elektrolizera
Promieniowanie UV	Skuteczne, redukuje chloraminy	Nie działa na wszystkie mikroorganizmy
Aktywny Tlen	Bezzapachowy, miękka woda	Mniej skuteczne niż chlor

tags: #solarne #uzdatnianie #wody #metody