Megvan a megoldás az ivóvízhiányra, már csak zölddé kell varázsolni a technológiát

Vízválság van. Magyarországon még csak fenyeget, Angliában vagy Németországban még csak kóstolgatják, de Indiának vagy a közel-keleti országoknak már most alternatív megoldásokhoz kell folyamodni ahhoz, hogy lakosaik ne haljanak szomjan. A súlyos vízhiánynak nincs egyetlen felelőse: a mezőgazdaság és az ipar mértéktelen vízfelhasználása, a globális népességnövekedés, valamint a klímaváltozás okozta hőhullámok és szárazság együttes hatása vezetett ide.

Mivel az ivóvíz mellett az energiatermeléshez is nagy mennyiségű édesvíz szükséges, és a Föld körülbelül 70 százalékát az óceánok és tengerek borítják, nagy erőkkel dolgoznak azon, hogy az emberi fogyasztásra nagy mennyiségben, rendszeresen alkalmatlan sós vízből ipari mértékben állítsanak elő ivóvizet. Az ehhez szükséges technológiák már évtizedek óta ismertek, ahogy a folyamat kritikája is: gigantikus mennyiségű energiát használnak fel a sótalanító üzemek.

Ha ez nem lenne elég, idén először azt is vizsgálta egy kutatócsoport, hogy lokálisan milyen hatása van a tengerparti erőműveknek: a sótalanítás után visszamaradt, a tengerbe visszaengedett koncentrátum a vízi növény- és állatvilágot is veszélyezteti.

RO: fordított ozmózis; MSF: többlépcsős hirtelen desztilláció; MED: többlépcsős desztilláció; ED: elektrodialízisForrás: Jones et al. 2019

Ma körülbelül 16 ezer sótalanító üzem működik a világon, és bár eleinte nagy verseny volt a különböző technológiák között, mára egyértelműen a fordított ozmózis (RO) módszerét alkalmazzák a legnagyobb üzemekben, háttérbe szorítva a hőerőművek párologtatási technikáit. Összesen 173 országban található ilyen üzem, a globális sótalanítottvíz-termelésének 55 százalékáért azonban mindössze négy ország felel: Szaúd-Arábia, az Egyesült Arab Emírségek, Kuvait és Katar. A New York Times szaúd-arábiai riportjából fény derült a technológia reményeire, korlátaira és veszélyeire is.

Olaj + pénz = víz

Az Abdullah Király Természettudományi és Műszaki Egyetemet 2009-ben alapították, a Vörös-tenger partján fekvő Thuwal településén, Mekkától alig több mint 100 kilométerre. Az egyetem teljes területe, de még a környező lakóövezetek vízellátásáért is a híresen sós tenger felel, a csapvíztől a sportközpont medencéin át az útszéli pálmafák öntözéséig.

Az Abdullah Király Természettudományi és Műszaki Egyetem kampusza, a köré épült lakóövezet és a Vörös-tengerFotó: King Abdullah University of Science and Technology

Csak az egyetem közel 20 millió liter vizet fogyaszt naponta, de ez semmi ahhoz képest, hogy a vízhiány által leginkább fenyegetett országok közé sorolt, körülbelül 33 millió lakosú Szaúd-Arábia ivóvízkészletének a felét már a sótalanított víz teszi ki. Eközben a világ ivóvízkészletének egyelőre csak az 1 százalékát jelenti az így előállított tiszta víz, és Szaúd-Arábia, a technológia vitathatatlan éllovasa, a globális sótalanítás 20 százalékáért felel.

Az ENSZ definíciója szerint akkor vízhiányos egy ország, ha fejenként naponta kevesebb mint 4600 liter vízhez jutnak a lakosai, míg abszolút vízhiányról 1400 liter alatt lehet beszélni. Már az utóbbi kategóriában is több mint 20 ország található, leginkább Észak-Afrikában és a Közel-Keleten. A klímaváltozás hatásai ezt csak súlyosbítják, de a vízhiány leküzdésére eddig leghatékonyabbnak tartott módszer, a sótalanítás bevezetését csak a gazdagabb országok engedhetik meg maguknak.

A nagy klímapara előtti világban egyértelmű volt, mi kell a technológiához: sok olaj és sok pénz, ezek pedig általában együtt jártak. De ma már nemcsak Kaliforniában vagy Ausztráliában, hanem a szaúdi egyetemen is azt kutatják, hogyan lehet energiahatékonyabbá és fenntarthatóbbá tenni a sótalanító üzemeket. A kutatók most a fokozottan sós szennyvíz kezelésére újrahasznosítására helyezték a hangsúlyt.

Az egykori szovjet város, Sevcsenko (ma a kazahsztáni Aktau) atomerőművének sótalanító üzeme, amely 1973-tól 1999-ig működöttFotó: Iosif Budnevich/Sputnik

Megújuló álom

A szaúdi egyetem sótalanító üzemében a legnagyobb ütemben terjedő módszert, a fordított ozmózis technológiáját alkalmazzák, amit például a NASA is használ a Nemzetközi Űrállomáson keletkező szennyvíz újrahasznosítására. Az üzem területén négy óriási, homokkal töltött tartály tisztítja meg a tengerből csöveken érkező vizet a szennyező anyagok többségétől, majd a rendszer magas nyomáson szivattyúzza át az előkezelt nyersvizet a spirálisan csavart RO membránokkal tömött csöveken. A membránok a vízmolekulákat átengedik, az egyéb anyagokat azonban visszatartják, így két végtermék keletkezik: a tisztított víz, valamint az ásványi sóktól, baktériumoktól hemzsegő koncentrátum.

„A membránok bevezetése a sótalanító eljárásokba óriási innováció volt az 1970-es években. Mégis máig kellett kellett várni, hogy napi egymillió köbméteres kapacitást érjünk el velük a legnagyobb üzemekben. Ez hatalmas lépés, de minden tízszeres növekedéshez 15-20 évre van szükség” – mondta a lapnak az egyetem és az ipari szereplők közötti kommunikációt végző Paul Buijs. A további növekedést a magas energiaköltség is gátolja – míg a hagyományos rendszerek 1 köbméter ivóvíz előállításához kevesebb mint 1 kWh-t fogyasztanak, a sótalanításhoz 3-10 kWh szükséges köbméterenként.

RO sótalanító üzem az indiai Csennai külterületénFotó: ARUN SANKAR/AFP

A mérnökök elsődleges célja a megújuló energiaforrások alkalmazása a sótalanító üzemekben, de ez ugyanolyan problémákat vet fel, mint az általános energiatermelésnél: akkor is működniük kell az üzemeknek, ha nem süt a nap, vagy nem fúj a szél. „Még ha megújuló energiaforrások is működtetnék az ilyen üzemeket, akkor is óriási mennyiségű energiára lenne szükségük, amit elméletben máshol is fel lehetne használni a fosszilis tüzelőanyagok kiváltására” – bonyolította tovább a dilemmát Michael Kiparsky, a Kalifornai Egyetem (Berkeley) vízkutató intézetének igazgatója.

A még sósabb tengereket már az élővilág sem bírja

Az ENSZ vízkutatói éppen idén márciusban jelentettek meg egy tanulmányt, amelyben a sótalanítás egy másik nagy problémájáról is írtak: a melléktermékként fennmaradó telített sós víz kezeléséről. A kutatók szerint a folyamat végén minden liter tisztított vízre másfél liternyi telített sós víz jut, amit jelenleg általában visszapumpálnak a tengerbe, csakhogy a túl nagy sótartalmú víz a tengeri növényzetet és a halak lárváit is károsíthatja, valamint oxigénmentes rétegeket hozhat létre a vízben, ami minden tengeri állat számára veszélyes.

A dél-spanyolországi Almería közelében található Carboneras RO sótalanító üzemeFotó: JOSE LUIS ROCA/AFP

Ezeket a károkat egyes kutatók szerint megfelelő hígítóberendezésekkel el lehet kerülni, de egyre többen tekintenek szennyvíz helyett értékként a telített sós vízre. A világ legnagyobb sótalanító üzemeit működtető, a szaúdi állam támogatását élvező Saline Water Conversion Corp kutatóintézetében azzal kísérleteznek, hogyan lehet a leghatékonyabban kalciumot, magnéziumot és egyéb ásványi anyagokat kivonni a telített sós vízből. Azoktól ugyanis megfosztja a tisztított vizet a sótalanítás, pedig egészségügyi szempontból elengedhetetlen összetevői az ivóvíznek – így jobb híján utólag, más forrásokból pótolják.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: