Опреснительные установки покроют дефицит питьевой воды

Опреснение требует огромного количества энергии, которая в некоторых местах в настоящее время обеспечивается преимущественно ископаемым топливом. Кроме того, существуют серьезные опасения по поводу ущерба для морской флоры и фауны, вызванных действием опреснительных заводов, от водозаборных систем до слишком соленых сточных вод

Примерно в 50 километрах к северу от Сан-Диего, вдоль тихоокеанского побережья, находится опреснительный завод Claude «Bud» Lewis Carlsbad, который является крупнейшим проектом в Северной Америке по превращению соленой воды в пресную.

Каждый день 450 миллионов литров морской воды проталкивается через полупроницаемые мембраны для производства 225 миллионов литров пресной воды, которая подается по трубопроводу муниципальным потребителям. Carlsbad, выведенный на полную эксплуатируемую мощность в 2015 году, производит около 10 процентов подаваемой пресной воды, которую потребляют 3,1 миллиона человек в регионе, по цене, примерно вдвое превышающей стоимость обычной водопроводной воды.

Дорого, да, но жизненно необходимо для обеспечения населения питьевой водой от местных источников. «Здесь, в Калифорнии, постоянная засуха», - говорит Джереми Крутчфилд, менеджер по водным ресурсам Управления водоснабжения округа Сан-Диего. «В 2017 году закончилась очередная пятилетняя засуха. Завод сократил нашу зависимость от импортных поставок, с которыми часто бывает возникают сложности, здесь, в Калифорнии».

Второй завод, похожий на Carlsbad, строится в Хантингтон-Бич, штат Калифорния, с той же производительностью в 225 миллионов литров в день. В настоящее время в Калифорнии имеется 11 опреснительных установок, и предлагается построить еще 10.

Прошло много времени до того, как началось промышленное опреснение воды. На протяжении десятилетий говорилось, что однажды океаны соленой воды превратятся в пресные и утолят жажду мира. Но прогресс шел медленно.

Сейчас положение меняется, опреснение начинает появляться во многих местах по всему миру. Действуют новые факторы, толкающие к строительству большего количества заводов. Население стремительно растет в таких местах планеты, где имеется дефицит воды, в том числе в некоторых частях Китая, Индии, Южной Африки и Соединенных Штатов, особенно в Аризоне и Калифорнии. Кроме этого, засуха - отчасти из-за изменяющегося климата - наблюдается во многих регионах, в которых еще недавно думали, что имеющиеся запасы воды достаточны.

Сан-Диего - одно из таких мест. В средиземноморском климате Южной Калифорнии в год выпадает всего 300 мм осадков (в среднем в центральной части России - 600 мм), а грунтовые воды отсутствуют, и половина пресной воды приходит из далекой реки Колорадо. А количество снега, выпадающего в горах и поддерживающего течение этой могучей реки, значительно уменьшилось за последние два десятилетия. Изменение климата по-настоящему влияет на водные ресурсы на всем юго-западе и в других местах.

Между тем стоимость опресненной воды снижается по мере развития технологий и увеличения стоимости воды из других источников. За последние три десятилетия стоимость опреснения снизилась более чем вдвое.

Однако это не означает, что везде, где есть выход к морю, появится новый источник пресной воды. Обстоятельства играют большую роль. «По мере увеличения численности населения и истощения существующих поверхностных вод, истощения или загрязнения грунтовых вод, проблемы становятся более острыми», - сказал Майкл Кипарски из Института водоснабжения Уилера в Университете Калифорния, Юридическая школа Беркли. «Есть места по всему миру, где опреснение имеет экономический смысл, когда существует высокий спрос на водные ресурсы плюс имеется большое количество доступных энергоресурсов», такие как Ближний Восток.

Сторонники опреснения воды признают, что отрасль должна отстаивать свое право на существование и участвовать в решении некоторых серьезных экологических проблем. Опреснение требует огромного количества энергии, которая в некоторых местах в настоящее время обеспечивается преимущественно ископаемым топливом. Кроме того, существуют серьезные опасения по поводу ущерба для морской флоры и фауны, вызванных действием опреснительных заводов, от водозаборных систем до слишком соленых сточных вод.

Первые крупные установки по удалению соли были построены в 1960-х годах, и в настоящее время в мире насчитывается около 20 000 объектов, которые превращают морскую воду в пресную. Королевство Саудовская Аравия с очень небольшим количеством природной пресной воды и дешевыми энергозатратами на ископаемое топливо, которое оно использует на своих заводах по удалению соли, производит пятую часть опресненной воды от общего количества в мире.

Австралия и Израиль также относятся к основным лидерам. Когда засуха тысячелетия охватила юго-восточную Австралию с конца 1990-х годов до 2009 года, водные системы в регионе сильно сократились. Столкнувшись с кризисом, Перт, Мельбурн и другие города начали масштабное опреснительное производство. Завод в Мельбурне, который произвел свою первую пресную воду в 2017 году, обошелся в 3,5 миллиарда долларов на строительство и сейчас обеспечивает треть городской потребности в водоснабжении.

Израиль тоже развивает опреснение. Он имеет пять крупных заводов и планирует построить еще пять. Хроническая нехватка воды теперь осталась в прошлом, так как более половины внутренних потребностей страны покрывается водой из Средиземного моря.

По данным Международной ассоциации опреснения воды, во всем мире более 300 миллионов человек получают воду из опреснительных установок.

Опреснение, однако, вызывает некоторые серьезные экологические проблемы. Существует два типа опреснения: тепловое, которое нагревает воду и затем улавливает конденсат, и обратный осмос, который пропускает морскую воду через поры мембраны, которые во много раз меньше диаметра человеческого волоса. Это задерживает молекулы соли, а молекулам воды позволяет просачиваться. Оба способа требуют больших энергозатрат, а выбросы парниковых газов, создаваемые при получении необходимой для этого энергии - особенно на Ближнем Востоке, где электроэнергия вырабатывается из ископаемого топлива, - вносят значительный вклад в глобальное потепление.

Есть и экологические последствия. Требуется два литра морской воды, чтобы сделать литр пресной, а это означает, что второй литр остается чрезмерно соленым. Утилизировать его можно, вернув в океан, и, если это не будет сделано должным образом, растворением на большой площади, он может уменьшить в океане содержание кислорода и оказать негативное воздействие на морских жителей.

В исследовании, проведенном Институтом ООН по воде, окружающей среде и охране здоровья, опубликованном в 2019 г., утверждается, что проблема отходов рассола была на половину недооценена и что при смешивании с химическими веществами, необходимыми для эксплуатации системы, рассол токсичен и является причиной серьезного загрязнения.

Другая проблема связана со всасыванием морской воды для переработки. Когда рыба или другие организмы застревают на впускном экране, они умирают или получают травму; кроме этого, засасываются в систему и погибают икра рыб, личинки животных и планктон. Стратегия, которая все чаще используется для устранения или уменьшения этой проблемы, заключается в том, чтобы закопать водозаборы морской воды под морским дном и использовать песчаное дно океана в качестве естественного фильтра.

В 2016 году Калифорния приняла законодательную поправку по опреснению воды, которая ужесточила правила приема воды и сброса рассола. Сторонники опреснения воды утверждают, что изменения стали обременительными и замедляют «движение к будущему».

В связи с этим большая часть недавнего роста опреснения воды связана с производством так называемой солоноватой воды. Количество минералов в солоноватой воде снижают до одной десятой от количества, находящегося в океанской воде, поэтому этот процесс получается намного дешевле.

Аризона, постоянно испытывающая недостаток воды и сталкивающаяся с нехваткой ресурсов из реки Колорадо, рассматривает строительство завода по удалению морской воды в партнерстве с Мексикой, которая имеет такой доступ к океану, которого не имеет штат.

Тем временем в Техасе уже имеется 49 муниципальных опреснительных заводов. В настоящее время Сан-Антонио строит крупнейшее в стране предприятие по производству солоноватой воды. На первом этапе оно будет давать 50 миллионов литров в день, что достаточно для обеспечения 40 000 семей, а к 2026 году завод, известный как H2Oaks, будет производить 135 миллионов литров воды в день. Стоимость ресурса составит от 1000 до 2000 долларов за 1 233 м³ опресненной воды.

Источник: As Water Scarcity Increases, Desalination Plants Are on the Rise