Przetwarzanie słonej wody na pitną

Przetwarzanie słonej wody na pitną-systemy do odsalania wody

Przetwarzanie słonej wody na pitną to proces niezwykle istotny, jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że 97% wody na świecie to woda słona (morska). Jak wiemy, woda morska zawiera spore stężenie jonów sodu, magnezu, wapnia i potasu. Co ciekawe, obfituje też w chlorki, w odróżnieniu od wody słodkiej, w której dominują węglany. Warto wiedzieć, że wśród słonych zbiorników wodnych istnieją zbiorniki mniej lub bardziej zasolone. Morze Czerwone jest najbardziej zasolone, ponieważ na każdy litr wody przypada około 40 gramów soli. Dla porównania, Morze Bałtyckie zawiera jedynie około 5 gramów. Wraz ze wzrostem liczby ludności na świecie, proces odsalania wody stał się jednym z nadrzędnych, zważywszy na fakt istnienia rejonów, w których o bezpieczną pitną wodę nie jest wcale łatwo.

System odsalający wodę znamy jest co prawda od lat i oznacza redukcję soli i wszelkich innych minerałów z wody morskiej. Stosowanych sposobów na odsalanie wody jest sporo: od tych najbardziej prymitywnych po bardziej zaawansowane. Wszyscy dobrze znamy zjawisko parowania lub zamrażania wody. To one pozwalają nam uzyskać produkt w postaci słodkich kropel wody. Najpopularniejsze zakłady, w których odsalamy wodę znajdują się w Jebel Ali w USA oraz w Zjednoczonych Emiratach Arabskich. W ciągu roku  pracownicy tych fabryk są w stanie wyprodukować aż 300 milionów  metrów sześciennych zdatnej wody!

Innowacyjne metody odsalania wody

Jak zatem skutecznie odsolić wodę i która z dostępnych metod może być najskuteczniejsza? Dziś najpopularniejszym zabiegiem do odsalania wody jest destylacja. Mamy tu na uwadze szczególnie destylację próżniową. Naukowcy opracowali również proces destylacji z wykorzystaniem promieni słonecznych. Chodzi tu dokładnie o panele słoneczne. Sposób ten nie jest jeszcze na tyle spopularyzowany, jednak póki co zdaje się być najbardziej obiecujący pod względem kosztów. Neutralny wpływ tego procesu na środowisko jest również sporym walorem. Znane zabiegi odsalające wodę to również: proces odwróconej osmozy, nanofiltracja i zamrażanie.

Co to jest destylacja próżniowa?

Destylację próżniową znamy i stosujemy od lat. To jeden z nadrzędnych sposobów pozwalających nam uzyskać słodką wodę z morskiej. Na czym zatem polega proces destylacji próżniowej? Najprościej ujmując, zabieg ten polega na oddzieleniu lotnych związków od cieczy będącej mieszaniną. Wykorzystujemy tutaj skłonność takich związków do odparowywania z mieszaniny przy niskim ciśnieniu atmosferycznym, bez konieczności zwiększania temperatury.  W takich warunkach związki te osiągają większą prędkość. Jeśli tę mieszaninę zamkniemy w tzw. zbiorniku destylacyjnym i obniżymy ciśnienie, wówczas lotne związki będą aspirować do odparowania. Związki te następnie wychwytujemy i pod wpływem procesu skraplania wracają do pierwotnego stanu skupienia – cieczy.

Omawiany zabieg możemy przeprowadzać na skale niewielką oraz przemysłową. Urządzenie do destylacji próżniowej wcale nie musi być tak skomplikowane jak te w wyspecjalizowanych rafineriach ropy naftowej. Aparatury w rafineriach mają za zadanie oddzielić nawet dziesiątki różnych związków węglowodorowych. Co innego kwestia odsolenia wody. Tu sprawa jest łatwiejsza. Destylator próżniowy to zatem skuteczne urządzenie odsalające wodę.

Nanofiltracja a odwrócona osmoza

Procesy, które omówimy w niniejszym akapicie są poniekąd tożsame, zważywszy na przynależność do procesów membranowych ciśnieniowych. Co to oznacza w praktyce? W obu metodach wykorzystujmy zjawisko dyfuzji, a także efekt siłowy. Na oparciu o ten efekt działają membrany. Jest on zaczerpnięty z ultrafiltracji. W procesie nanofiltracji stosujemy membranę półprzepuszczalną. Ma ona co prawda spore pory, zatem mamy większą przepuszczalność wody w porównaniu do odwróconej osmozy, w której te pory są znikome. Membrana pełni funkcję oddzielenia jonów jedno i wielowartościowych, z których te drugie są niszczone. Zaletą nanofiltracji jest to, że by przebiegła ona prawidłowo potrzebuje niskiego ciśnienia, co pozwala na oszczędność energii.

Omawiany proces pozwala nam również zachować około 50% więcej wody słodkiej w porównaniu z zabiegiem odwróconej osmozy. Jako uchybienie można natomiast uznać pozostałości w wodzie niektórych pierwiastków, przez które uzyskujemy twardą wodę. Mamy tu na uwadze wapń i magnez, którego obecność w wodzie przejawia się na przykład w osadzie w czajniku. Brzmi znajomo, prawda? Zaletą omawianego procesu jest natomiast fakt pozbycia się z wody szkodliwych dla zdrowia pestycydów, azotanów, metali ciężkich, wirusów, bakterii oraz węglanu wapnia.

Przetwarzanie słonej wody na pitną - słów kilka o odwróconej osmozie

Odwrócona osmoza dla porównania z nanofiltracją to system odsalający, w którym wykorzystujemy zjawisko dyfuzji rozpuszczalnika poprzez półprzepuszczalną błonę. Błona ta rozdziela roztwory, pod warunkiem, że mamy do czynienia z roztworami o różnym stężeniu. Skąd takie nazewnictwo? W porównaniu do osmozy spontanicznej, osmoza odwrócona może zajść z roztworu o wyższym stężeniu do roztworu o stężeniu niższym. W ten sposób uzyskujemy znaczącą różnicę stężeń obu roztworów, lecz aby omawiany proces przebiegł prawidłowo, musimy zaangażować membranę ciśnienia o wartości większej i skierować odwrotnie aniżeli ciśnienie osmotyczne, które występuje naturalnie.

Jak widać, sposobów na uzyskanie wody pitnej z morskiej naukowcy opracowali sporo. Pytanie, czy dotychczasowe najpopularniejsze metody zostaną wyparte w przyszłości i czy rozwiążą raz na zawsze dotychczasowe światowe problemy w zakresie niedoborów wody pitnej w wybranych rejonach?