Desalinizarea apei

Scris de Razvan Spiridon pe 10/12/2012 in Apa · 0 Comentarii

La ora actuală, accesul la resursele de apă reprezintă o problemă serioasă pentru multe din statele lumii, datorită distribuției inegale a acesteia dar și a modului cum este gestionată de către guverne și populația locală. Impactul acestei repartizări inegale a apei pe glob se face simțit în mai multe domenii ale activității umane, de la agricultură și industrie, până la starea de sănătate și calitatea vieții. Astfel, dacă un american consumă, în medie, 600 litri de apă pe zi, un african consumă doar 10 litri. Specialiștii susțin că o populație care beneficiază de surse de apă potabilă sub valoarea de 1700 mc/an/locuitor, se află în stres hidric. În această situație, se găsește, din păcate, o mare parte a populației mondiale. În unele țări, criza lipsei de apă are deja proporții catastrofice.

În contextul dezvoltării economice actuale și a țintelor tot mai înalte pe care agenții economici și le stabilesc an de an, se estimează că necesarul de apă (dulce) va fi tot mai mare, iar rezervele tot mai mici. Acest lucru a reprezentat și încă va reprezenta o sursă de conflict de o amploare potențială mai mică sau mai mare. În acest context, în cadrul Conferinței de la Stockholm din anul 2005, Peter Schwartz susținea că este posibil să fie prea târziu ca să mai intervenim pentru prevenire. Participanții la această conferință au soluționat diminuarea sărăciei până la jumătate în deceniul 2006 – 2015 prin dublarea accesului la apă în zonele cele mai afectate.

Apa trebuie să devină o prioritate absolută pentru decizionalii politicilor internaționale, cu hotărâri ferme la niveluri ca Davos și G8 a spus Dave Trouba, unul din organizatori. În contextul degradării terenurilor, amplorii fenomenului de deșertificare și a creșterii populației corelată cu necesarul crescut de hrană la nivel global, apa va fi una din cele mai importante surse de conflict. Dacă secolul 20 a fost dominat de războaie care aveau ca scop controlul surselor de energie (petrol, gaze), în secolul 21, apa va genera premisele viitoarelor conflicte armate.

Pentru a evita aceste conflicte, liderii politici au semnat diverse tratate de reglementare a consumului de apă, iar în unele zone geografice, apa este deja raționalizată. Raționalizarea apei, teoretic, este un paradox, dacă ne gândim că 70.8% din suprafața totală a Pământului este reprezentată de apă – „Planeta Albastră”.

Încercările de desalinizare a apei sărate și salmastre nu sunt noi. Încă din secolul al IV-lea Î.Hr, Aristotel a observat principiul distilării. Mai târziu, marinarii desalinizau apa de mare prin simpla fierbere. Utilizarea în scopuri industriale este însă de dată recentă – anii ’60 – când au fost puse la punct anumite procedee termice. La scurt timp s-a dezvoltat și procedeul de desalinizare prin osmoză inversă, iar în 1978 era dată în funcțiune prima unitate de desalinizare a apei de mare care utiliza acest procedeu, la Djeddah, în Arabia Saudită. Astăzi, una din cele mai mari uzine de desalinizare a apei din ocean, cu o capacitate de producție de 300 milioane mc/an, se află la Jebel Ali, Emiratele Arabe Unite.

Se pare că și renumitul savant român Henri Coandă a studiat desalinizarea apei. Pe 10 ianuarie 1954, în revista franceză Radar, scria cum că Henri Coandă va bulversa economia regiunilor deșertice”, prin conceperea unui sistem alimentat cu energie solară ce transforma apa marină în apă potabilă. Mai multe, găsiți aici.

Cursa pentru construirea uzinelor de desalinizare a apei de mare a început încă din 1975 când existau deja în toată lumea, aproximativ 1036 de astfel de uzine, cu o producție de 2.1 milioane mc/zi. În 1991, numărul acestora a atins 2.154 de unități, cu o capacitate zilnică de 6.8 milioane mc.

Astăzi, țările din zona Golfului dețin cele mai numeroase stații de tratare. De exemplu, în Arabia Saudită există capacități de circa 3 mil mc/zi, în Emiratele Arabe Unite 800.000 mc/zi, Kuweit 600.000 mc/zi, iar în Iran de 100.000 mc/zi.

În Europa, tehnologia desalinizării funcționează în țări precum Italia, Grecia, Belgia, Olanda sau Spania → locul 5 la nivel mondial în ce privește obținerea apei potabile prin desalinizare, cu 900 de unități.

Cum se obține apa desalinizată

În general, metodele cele mai utilizate în desalinizarea apei oceanice sunt distilarea și osmoza inversă. În cazul osmozei inverse, tehnologiile folosite astăzi se bazează pe următoarele procese:

procese preliminare filtrării propriu-zise → oxidare, floculare, sedimentare, coagulare, prefiltrare;
procese de filtrare propriu zisă → filtrare prin cartuș, pompare la mare presiune, recuperare de energie, osmoză inversă la presiune mică, medie și mare;
post tratare → reglarea pH-ului, echilibrare var/dioxid de carbon, dezinfecție;
auxiliare → sistem de spălare inversă a filtrelor, sistem de autocurățare, tratarea nămolului.

Schema unei stații de desalinizare prin osmoză inversă (sursa: http://www.bhu-tech.ro)

Distilarea, sau desalinizarea termică, constă în evaporarea ape ide mare fie prin utilizarea căldurii solare, fie prin încălzirea acesteia într-un boiler. Fiind supusă procesului de încălzire până când se evaporă, moleculele de apă ies, iar în depozit rămân sărurile dizolvate precum și toate celelalte substanțe conținute în apa de mare. Apoi apa potabilă se obține prin simpla condensare a vaporilor.

Pentru desalinizare, mai poate fi folosită și metoda care se bazează pe înghețarea apei sărate: după înghețare, cristalele de gheață sunt separate, curățate și topite, rezultând apa pură.

Are vreun impact asupra mediului ?

Desalinizarea apei oceanice necesită un consum imens de energie și produce bineînțeles, gaze cu efect de seră. Mai mult decât atât, stațiile de desalinizare pun în pericol ecosistemele marine. Într-un raport consacrat uzinelor de desalinizare a apei oceanice, reprezentanții organizației ecologiste WWF s-au arătat destul de îngrijorați față de această chestiune: Desalinizarea apei de mare este departe de a fi soluția ideală. Această tehnologie reprezintă o amenințare potențială pentru mediu și nu va face altceva decât să agraveze și mai mult schimbările climatice. Recurgerea la aceste noi tehnologii, care sunt din ce în ce mai accesibile, nu va rămâne fără consecințe asupra mediului înconjurător, avertizau reprezentanții WWF în raportul lor.

Stațiile de desalinizare, pot avea un impact negativ și asupra zonelor de coastă, amplificând distrugerea ecosistemelor marine specifice acestor zone. În plus, riscul perturbării echilibrului acestor zone umede și a funcțiilor de epurare și protecție împotriva catastrofelor crește foarte mult. Abdelouahab Chouikhi, specialist în poluare și ecotoxicologie marină, a tras, de asemenea, un semnal de alarmă asupra consecințelor nefaste ce ar putea să apară după punerea în funcție a unității de desalinizare a apei de mare El Hamma.

Este rentabil economic ?

Fără îndoială că rentabilitatea unei stații de desalinizare a apei marine ridică multe semne de întrebare atât în ce privește rentabilitatea economică cât și impactul acesteia asupra mediului. În cazul țărilor arabe, sărace în ape dulcicole de suprafață, se impune găsirea unor soluții, mai ales că sporul natural este unul pozitiv. Cu toate acestea, alegerea construirii unei stații de desalinizare (cum este cazul Algeriei, Emiratelor Arabe Unite ș.a.) implică niște costuri uriașe, atât de manoperă cât și de întreținere.

Pentru asigurarea energiei necesare funcționării stațiilor de desalinizare, se vehiculează construirea unor centrale atomoelectrice, după modelul Chinei care și-a propus racordarea stației de desalinizare Tianjian la un reactor atomic. Fabrica va produce prin distilare cu căldură furnizată de reactor, apă de înaltă calitate. Compania de stat China National Offshore Oil Company (CNOOC) are în plan construirea în regiunea industrială Caofeidian, cea mai mare fabrică pentru desalinizarea apei de mare care va procesa zilnic 1.4 milioane tone apă de mare, cantitate ce va satisface necesarul de apă al zonei industriale și va deservi de asemenea și capitala Beijing.

Un exemplu de rentabilitate economică a desalinizării apei, este oferit de statul Israel, un adevărat pionier în domeniul desalinizării. La Ashkelon se află unul din cele mai mari centre de desalinizare din lume care folosește osmoza inversă. Costul desalinizării unui mc de apă pentru statul Israel, variază între 2.5 – 3.1 shekeli, în timp ce paguba produsă de secetă în cazul în care pământul nu este irigat, ajunge la 8 shekeli. Astfel, desalinizarea apei se dovedește o metodă rentabilă pentru statul Israel.

Un plan ambițios

David Kreamer, un geofizician al Universității din Nevada, spera să relanseze la apă vechile corăbii, atribuindu-le noi scopuri: transformarea apei de mare în apă potabilă prin dispozitive de desalinizare instalate la bord.

Potrivit lui Kreamer, sute de vase de transport militare și private retrase din circulație ar putea fi transformate în fabrici mobile de desalinizare. Astfel de ambarcațiuni ar putea servi comunităților de coastă, unde apa potabilă este insuficientă. Se estimează că o jumătate din populație lumii trăiește pe o rază de aproximativ 160 km distanță de coastele maritime. Vasele ar putea aproviziona astfel de comunități aflate în criză de apă și energie.

Kreamer susține că dispozitivele mobile de desalinizare pot evita multe din problemele ecologice care împiedică dezvoltarea lor pe sol. O problemă importantă legată de desalinizarea ocnvențională este că acumularea apei de mare prin conducte poate periclita viața acvatică și poate dăuna habitatelor sensibile.

Amplasarea corăbiilor departe de țărm previne degradarea vieții marine de coastă și, mai adaugă el: o corabie poate fi mutată în diferite locuri, pentru a diminua impactul asupra meidului și poate elibera sarea la adâncimi mari în apă, unde este mai puțin dăunătoare vieții. Water Standard, o companie a Houston, s-a decis să transforme această idee în realitate, achiziționând un vas care la finele anului 2009 urma să funcționeze ca unitate de desalinizare.

Soluția românească

Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Inginerie Electrică ICPE-CA, în cadrul Programului „Nucleu”, a realizat, în stațiul de model experimental de laborator, un modul de desalinizare a apei. Aplicație se adresează desalinizării apei de mare, cu folosință penru uz uman sau industrial. Cercetătorii afirmau că soluția propusă de ei constă într-un modul de desalinizare capacitivă a apei de mare. Acest modul poate fi utilizat pentru îndepărtarea diferiților ioni din ape uzate, în tratarea apei fierbinți din stațiile nucleare sau hidrocentrale, în producerea de apă de înaltă puritate pentru industria semiconductorilor, în aplicații domestice pentru dedurizarea apei, în desalinizarea apei pentru uz agricol și, nu în ultimul rând, în utilizarea aparaturii analitice. Acest modul este unic în România, chiar și la nivel internațional, deoarece nu există dispozitive de deionizare capacitivă a apei cu electrozi de aerogel carbonic. Ceea ce este inovativ este faptul că se pot dezvolta aplicații la scară largă de modul portabile de desalinizare, în acest moment existând doar stații fixe de desalinizare ce nu pot să răspundă decât nevoilor locale.

Decalajul existent astăzi între prețul apei desalinizate și prețul apei tratate constituie o cauză importantă pentru care investițiile în acest domeniu nu au luat amploare. Însă, în viitor, datorită progresului tehnologic și îmbunătățirii tehnologiilor, este posibil ca apa desalinizată să devină la fel de accesibilă ca și apa dulcicolă tratată.

În condițiile actuale, în care este nevoie de 2000 până la 4000 de litri de apă pentru producerea unui singur kilogram de orez, hrana de bază a Asiei, experții de la Stockholm au convenit asupra necesității unei legi internaționale care să reglementeze șansele egale în acest domeniu și să diminueze pericolul conflictelor. Alături de petrol, apa va avea un rol primordial în decizia politică cu efecte economice regionale și globale, reorientând expertize, oameni și importante resurse financiare.

Surse info: http://www.9am.ro/stiri-revista-presei/Social/17817/Omenirea-se-va-razboi-pentru-apa.html; http://adevarul.ro/news/societate/desalinizarea-apei-mare-8211-solutie-secetei-1_50abd9f87c42d5a6638148f5/index.html; http://romanian.cri.cn/1/2007/06/07/1@64913.htm; http://www.bhu-tech.ro/ro/img/Statii_osmoza_inversa.pdf; http://www.descopera.ro/dnews/3338457-vom-bea-apa-potabila-din-mari-si-oceane; http://www.mentineromaniacurata.ro/main/israel-%E2%80%93-un-exemplu-in-industria-de-desalinizare-a-apei.html; http://www.kemoradgrup.ro/fise/osmoza/prezentare_os_inversa.pdf; http://www.aquagroup.ro/aquagroup/osmoza-inversa.html; http://www.processengineering.ro/ro/industrii/desalinizare; http://www.smartfinancial.ro/smartfinancial/afaceri+%26+investitii/ge+-+cea+mai+mare+uzina+de+desalinizare+a+apei+de+mare+din+africa#; http://www.marketwatch.ro/articol/8554/Solutie_romaneasca_pentru_desalinizarea_apei_de_mare/; http://www.prominent.ro/desktopdefault.aspx/tabid-11682/570_read-2273/; http://jurnalul.ro/it/stiinta/solutie-unicat-pe-care-cercetatorii-romani-o-ofera-pentru-desalinizarea-apei-583691.html