Odwrócona osmoza przemysłowa, a odsalanie wody morskiej

O odsalaniu wody morskiej słyszy się coraz częściej. Czemu? Zużywamy coraz więcej słodkiej wody, której zasoby kurczą się z dnia na dzień. Do odsalania słonej wody wykorzystuje się głównie przemysłowe systemy odwróconej osmozy w prawie 80% przypadków.

Jak działa odsalanie wody morskiej?

Na początek ciekawostka. Wiesz, że tylko 3-4% wody na świecie, to woda słodka? Reszta to woda słona, która wypełnia morza i oceany. W niektórych morzach zasolenie jest naprawdę ogromne i sięga 40 gram soli na litr! W przypadku Bałtyku, jest to maksymalnie 10 gram na litr (w południowej, bardziej zasolonej części)

Istnieją sposoby, by ta słona woda stanie się zdatna do picia. Sposobów jest kilka, a niektóre z nich zachodzą naturalnie. Woda pod wpływem ciepła paruje i taka para już nie zawiera soli. Ta para zmienia się w chmury, z których powstaje deszczówka. Deszczówka jest wodą słodką, więc wystarczy ją przefiltrować aby nadawała się do użycia.

W przemyśle stosuje się systemy uzdatniania wody, głównie przemysłowe systemy odwróconej osmozy. Desalinacja czyli odsalanie jest jednak skomplikowanym procesem i prawie zawsze składa się na niego kilka urządzeń. Nigdy nie dobieraj systemów do uzdatniania wody na własną rękę, skoro możemy zrobić to za Ciebie - skorzystaj z naszej usługi darmowego doboru stacji uzdatniania wody.

Odsalanie wody morskiej w liczbach

Żeglarze odsłaniali wodę morską przez destylację nad ogniem – skraplali parę i zbierali słodką wodę. Ten proces opisuje m.in. Arystoteles. Na świecie jest już ponad 21 000 zakładów odsalania wody według raportu IFRI z 2022 roku. Co rok ich ilość rośnie od 6 do 12%.Te zakłady oczyszczają ponad 99 mln m³ w jeden dzień

Oto kraje, które przodują w odsalaniu wody morskiej:

• Arabia Saudyjska: światowy lider (ponad 20% globalnej mocy produkcyjnej).
  
  
• Zjednoczone Emiraty Arabskie:  masowe odsalanie do celów komunalnych i przemysłowych.
  
  
• Kuwejt, Katar, Oman, Bahra: niemal cała woda pitna pochodzi  z odsalania.
  
  
• Afryka Północna: Libia, Algieria, Egipt: rozwój instalacji z powodu susz i wzrostu populacji.
  
  
• Izrael: Prawie 90% wody pitnej w lecie pochodzi z odsalania – jeden z najlepiej rozwiniętych systemów na świecie.
  
  
• Hiszpania: Głównie Wyspy Kanaryjskie i południe kraju – stosowane także w rolnictwie.
  
  
• USA: Szczególnie Kalifornia, Floryda, Teksas – stosowane też do uzdatniania wód słonawych.

Odsalanie wody przemysłowym systemem odwróconej osmozy

Przemysłowe systemy odwróconej osmozy to najczęściej stosowana metoda w odsalaniu wody morskiej.

Odwrócona osmoza to sposób na „wyciskanie” czystej wody z brudnej. Wyobraź sobie siatkę tak drobną, że przepuszcza tylko cząsteczki wody, ale zatrzymuje sól i brud. Wciskamy wodę pod dużym ciśnieniem przez taką siatkę – i po drugiej stronie mamy wodę czystą, a zanieczyszczenia zostają odfiltrowane. Odwrócona osmoza działa na odwrót niż to, co dzieje się samo z siebie w naturze.

Zamiast żeby woda „przechodziła” z czystszego roztworu do bardziej zasolonego (jak w osmozie naturalnej), my ciśnieniem zmuszamy ją, by poszła w przeciwną stronę – z roztworu bardziej zasolonego do czystszego. Żeby to się udało, trzeba użyć mocnych pomp i sporo energii, bo trzeba pokonać naturalne ciśnienie, które działa odwrotnie.

Zawsze twierdziłem, że przemysłową odwróconą osmozę dobiera się na miarę. To nie jest gotowiec z półki – liczba i wydajność membran zależą od tego, ile wody trzeba oczyścić, jakiej jakości ma być efekt i jakie są warunki w instalacji. Każdy proces ma swoje wymagania – i to pod nie projektuje się cały system.

Instalacje odwróconej osmozy zwykle montuje się za flotacją lub ultrafiltracją, które najpierw usuwają z wody morskiej większe zanieczyszczenia i zawiesiny. Woda jest pobierana z morza przez specjalne urządzenia ssawne u wybrzeży.

Systemy te trzeba regularnie płukać, żeby membrany się nie zapychały. Do płukania wykorzystuje się wodę po sedymentacji osadów z flotacji, którą dekantery rozdzielają na stałe resztki i czystszą wodę, którą można użyć ponownie.

Woda słona VS woda słodka

Woda morska jest bardzo korozyjna, co potwierdzają profesjonalne badania. Dlatego instalacje do jej odsalania muszą być zrobione z trwalszych, odpornych materiałów – np. stali nierdzewnej czy wytrzymałych tworzyw sztucznych, które są droższe niż te używane przy wodzie słodkiej. Membrany do odsalania wody morskiej muszą mieć większą wydajność i wytrzymać ciśnienie ok. 60 bar.

Potrzebne są więc mocniejsze i trwalsze pompy. Do odsalania morza używa się dużo więcej membran niż przy wodzie słodkiej, co znacząco podnosi koszt – czasem nawet kilkukrotnie. Problemem jest też zapychanie membran (fouling), które przy wodzie morskiej występuje często. Odsalanie przemysłowe jest kosztowne i energochłonne, dlatego rozwijane są tańsze metody i rośnie zainteresowanie źródłami odnawialnymi – np. coraz częściej wykorzystuje się do zasilania instalacji panele fotowoltaiczne.

Odsalanie wody morskiej w pigułce:

Odsalanie wody morskiej to dziś kluczowa technologia zapewniająca dostęp do wody pitnej, szczególnie w obliczu globalnego niedoboru.

Choć proces niesie wyzwania – wysokie koszty, energochłonność i kwestie techniczne – dynamiczny rozwój technologii i rosnące inwestycje gwarantują, że przyszłość będzie bardziej zrównoważona i efektywna.