Wydajność Metod Odsalania Wody Morskiej: Wyzwania i Innowacje

Szczegóły: Opublikowano: 09. March 2026

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.

Odsalanie polega na usunięciu z wody morskiej soli i innych rozpuszczonych w niej substancji. 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. (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.

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.

Metody Odsalania Wody Morskiej

Wśród najpopularniejszych metod odsalania wody są m.in. odwrócona osmoza i destylacja. Na największą skalę stosowana jest destylacja, w szczególności destylacja próżniowa. 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.

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.

Zastosowanie Membran w Procesie Odsalania

Wśród najpopularniejszych metod odsalania wody są m.in. membrany. Membrany to nic innego jak filtry, a w zależności od tego, jaki rodzaj stosujemy, mogą przypominać wyglądem np. kawałek kartki lub mają postać ceramicznej rurki. W trakcie całego procesu mamy do czynienia z szeregiem różnych oddziaływań i mechanizmów. Często ma miejsce tzw. efekt sitowy, w którym membrany separują cząstki określonej wielkości i typu, przepuszczając dalej czystą wodę - mówi dr inż.

Technologie odsalania wody z zastosowaniem membran stają się coraz popularniejsze m.in. - Cały proces można też dość łatwo zautomatyzować i pozyskujemy końcowy produkt, czyli w tym wypadku wodę do picia, o w miarę stałym składzie. Technologia ta jest także bardzo skuteczna i efektywna. W zależności od tego, jak zaplanujemy cały proces, a także od składu wody i rodzaju membran, ze 100 litrów wody morskiej możemy uzyskać od 60 do nawet 90 proc. wody do picia - tłumaczy dr inż.

Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody

Zastosowanie membran nie jest jednak pozbawione pewnych wad, ponieważ są one podatne na uszkodzenia i łatwo mogą zostać zablokowane (tzw. zjawisko foulingu). 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.

Innowacyjne Metody Odsalania

Oczywiście destylacja i osmoza nie są dziś jedynymi znanymi i stosowanymi metodami odsalania. 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.

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.

Odsalanie oparte na absorpcji opiera się na zdolności wchłaniania wilgoci przez niektóre materiały, np. żel krzemionkowy. Ekstrakcja rozpuszczalnikowa ze zmianą temperatury (TSSE) wykorzystuje rozpuszczalnik zamiast membrany lub wysokiej temperatury. Kolejna rodzina metod odsalania bazuje na zjawiskach elektrycznych, np. elektrodializa.

Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem

W ostatnich latach pojawiło się sporo nowych pomysłów na efektywne energetycznie odsalania wody morskiej. Brytyjscy naukowcy z Uniwersytetu w Manchesterze stworzyli w 2017 r. oparte na grafenie sito, które efektywnie miało usuwać sól z wody morskiej. Jednowarstwowy grafen potrzebuje wiercenia małych otworów, aby stał się przepuszczalny. Jeżeli wielkość otworu przekracza 1 nm, sole swobodnie przechodzą przez ten otwór, więc wiercone otwory muszą być mniejsze.

Zespół badawczy z Arabii Saudyjskiej opracował urządzenie, które, według nich, miało efektywnie przekształcić elektrownię z "konsumenta" w "producenta wody słodkiej". Naukowcy twierdzili, że prototyp o szerokości około metra może produkować 1,7 litra czystej wody na godzinę. Nowa nadzieja na opracowanie kosztowo atrakcyjnej metody pozyskiwania wody słodkiej za pomocą usuwania soli morskiej pojawiła się w ostatnich latach, gdy badacze poinformowali o wynikach badań z zastosowaniem materiału typu szkielet metaloorganiczny (MOF) do filtrowania wody morskiej.

Stosując tę technikę, badacze zdołali wyprodukować aż 139,5 litra niezasolonej wody na kilogram materiału MOF dziennie. Badania opisane w "Science" w maju 2022 roku, to nowa metoda oczyszczania wody, która jest 2400 razy szybsza niż nawet eksperymentalne urządzenia odsalające oparte na nanorurkach węglowych. Naukowcy po raz pierwszy z powodzeniem odfiltrowali sól z wody przy użyciu nanostruktur opartych na fluorze, które działają szybciej, wykorzystują mniejsze ciśnienie, są bardziej skutecznym filtrem i zużywają mniej energii.

Sytuacja w Polsce i Perspektywy

Także Polska od wielu lat zmaga się z kryzysem wodnym, który w naszym kraju ma głównie postać suszy hydrologicznej i hydrogeologicznej. Z powodu zmian klimatycznych mamy mniejsze ilości wody w rzekach i w efekcie nie ma możliwości pobranie takiej jej ilości, jaka zazwyczaj była wykorzystywana przez miasta. Czy rozwiązaniem może być dla nas odsalanie wody? Obecnie jest to niestety bardzo mało prawdopodobne.

- Trudno oczekiwać, żebyśmy zaczęli odsalać wodę na dużą skalę. Na tle innych mórz Bałtyk charakteryzuje się silnym zanieczyszczeniem. Trzeba byłoby zastosować skomplikowane technologie odsalania i oczyszczania, żeby pozyskać wodę nadającą się do picia - wyjaśnia dr inż. Co więcej, nawet jeśli nasz kraj zdecydowałby się na takie rozwiązanie, to na chwilę obecną nie będziemy mogli z niego skorzystać we Wrocławiu. Ogromnym problemem byłaby bowiem konieczność transportu wody na duże odległości, który spowodowałby zmianę jej składu. Wiąże się to choćby z oddziaływaniem przewodów wodociągowych, ale także wielu innych czynników.

Po analizie powyższych informacji można dojść do wniosku, że odsalanie wody z Bałtyku nie jest obecnie najlepszym rozwiązaniem problemów z niedoborem słodkiej wody w Polsce. To prawda, że doskwierają nam okresowe deficyty, ale sytuacja nie jest jeszcze tak krytyczna, jak w krajach Zatoki Perskiej czy w Hiszpanii. Warto jednak zauważyć, że stosowanie takiej technologii w przemyśle może umożliwić niektórym zakładom stosowanie wody morskiej zamiast słodkiej.

Obecność soli utrudnia procesy technologiczne i powoduje korozję metalowych elementów maszyn, a odsalanie umożliwi korzystanie z niej w procesach produkcyjnych. Odsalanie wody morskiej będzie rozwiązaniem zastosowanym na potrzeby pierwszej polskiej elektrowni jądrowej. W raporcie oceny oddziaływania na środowisko stwierdzono, że zapotrzebowanie na wodę w fazach eksploatacji elektrowni zależy od rodzaju zastosowanego układu chłodzenia. Woda morska będzie odsalana lub wykorzystywana bezpośrednio, w zależności od wybranego rozwiązania.

Startup Nanoseen opracował proces błyskawicznego, taniego i bezemisyjnego uzdatniania wody morskiej, który wykorzystuje nanomembrany oraz grawitację. Węglowe nanomembrany można regenerować aż do 10 razy, a po zużyciu ulegają biodegradacji. Mogą absorbować różnego rodzaju zanieczyszczenia oraz znaleźć zastosowanie zarówno w małych urządzeniach przenośnych, jak i na skalę przemysłową. W naszym kraju działa stacja odsalania wody na potrzeby przemysłu. Grupa Azoty Police w 2019 r. rozpoczęła budowę takiej instalacji dla własnego zakładu.

Koszty i Efektywność

Nie jest to jednak ekonomiczne rozwiązanie. Cena odsolenia 1 m3 wody wynosi ok. 70 centów, ale odbiorca płaci za nią trzy razy więcej - 2,22 dolara (dane z 2022 r.), a i tak jest to jedna z najniższych na świecie stawek za wodę pitną pozyskiwaną z morza. Kontrowersje wzbudza fakt, że produkcja odsolonej wody pochłania dużo energii. Najczęściej pochodzi ona ze spalania paliw kopalnych.

Problematyczne pozostaje również wyrzucanie do morza produktu ubocznego całego procesu, czyli solanki. W dużym stężeniu może ona wpływać negatywnie na ekosystemy. Poza tym, wraz z wodą morską do instalacji zasysane są ryby i inne organizmy, które stają się ofiarami procesu produkcyjnego.

Różne Źródła Wody Pitnej

Główne źródła wody pitnej to:

Wody podziemne - studnie i źródła czerpią wodę z warstw wodonośnych, które stanowią około 30% światowych zasobów wody słodkiej. To jedno z najczystszych i najbezpieczniejszych źródeł wody dla ludzi.
Jeziora i zbiorniki retencyjne - sztuczne i naturalne zbiorniki magazynują wodę, która jest uzdatniana i dostarczana do miast.
Odsalanie wody morskiej - szczególnie w regionach z niedoborem wody słodkiej (np. Bliski Wschód, Izrael, Kalifornia).
Rzeki - choć są istotnym źródłem wody, wymagają intensywnego uzdatniania, ponieważ często zawierają zanieczyszczenia z przemysłu, rolnictwa i ścieków.

Światowe zasoby wody słodkiej dzielą się następująco:

Wody podziemne - ok. 30,1%
Lodowce i lądolody - ok. 68,7%
Wody powierzchniowe i inne - ok. 1,2%, w tym:
- Jeziora - 20,9%
- Bagna i torfowiska - 2,6%
- Rzeki - 0,49% (mniej niż pół procenta!)
- Para wodna w atmosferze - 3,0%

Jeśli spojrzymy na realne źródła wody pitnej dla ludzi, pomijając lodowce, które są trudne do wykorzystania, podział wygląda tak:

Wody podziemne - 49%
Jeziora i zbiorniki wodne - 20%
Rzeki - 15%
Bagna i torfowiska - 5%
Odsalanie wody morskiej - ~10%
Woda atmosferyczna (deszcz, mgła) - 1%

Przykłady Uzdatniania Wody na Świecie

Rzym - Starożytni Rzymianie zbudowali ponad 11 akweduktów, które dostarczały do miasta nawet milion metrów sześciennych wody dziennie. Akwedukt Acqua Virgo, ukończony w 19 r. p.n.e., działa do dziś, zaopatrując m.in. Fontannę di Trevi.
Wiedeń - Wiedeń ma unikalny system wodociągowy, który transportuje krystalicznie czystą wodę z Alp Styryjsko-Dolnoaustriackich, pokonując ponad 150 km. Cała trasa odbywa się grawitacyjnie, bez potrzeby użycia pomp.
Nowy Jork - Nowy Jork czerpie wodę z Catskill Mountains i Croton Watershed. Naturalna filtracja w lasach i zbiornikach minimalizuje potrzebę chemicznej obróbki, a woda dociera do miasta siłą ciężkości, bez potrzeby pompowania.
Singapur - Singapur to pionier w ponownym wykorzystaniu wody. Miasto stworzyło system NEWater - zaawansowaną metodę oczyszczania ścieków przy użyciu ultrafiltracji, odwróconej osmozy i UV.
Izrael - Izrael pozyskuje ponad 80% swojej wody pitnej z Morza Śródziemnego! Największa na świecie stacja odsalania wody - Sorek - produkuje 624 000 m³ wody dziennie, co zaspokaja potrzeby milionów mieszkańców.
Holandia - W Amsterdamie wodę pitną oczyszcza się w naturalnych wydmach przybrzeżnych. Woda jest tam filtrowana przez piasek przez około 30 dni, co pozwala usunąć zanieczyszczenia i poprawić jej smak.
Tokio - W Tokio stosuje się tzw. „czystą chlorację”, czyli dodawanie minimalnych dawek chloru, a dodatkowo filtruje się wodę przez węgiel aktywny, aby usunąć ewentualny posmak.
Libia - Wielka Sztuczna Rzeka (Great Man-Made River, GMMR) w Libii to jeden z największych projektów wodnych na świecie, mający na celu dostarczenie wody z podziemnych zasobów na pustyni do miast i terenów rolniczych.

Podsumowanie

Odsalanie wody morskiej to kluczowa technologia dla zapewnienia dostępu do wody pitnej, szczególnie w obliczu globalnych wyzwań związanych z jej niedoborem. Rozwój technologii i poszukiwanie bardziej efektywnych energetycznie metod są kluczowe dla zrównoważonego wykorzystania zasobów wodnych naszej planety.

tags: #uzdatnianie #wody #morskiej #sprawność #metody