A víz sótalanítása (más néven sótalanítás vagy sótalanítás ) olyan folyamat, amely az édesvizet ( ivás vagy ritkán költség miatt öntözésre felhasználható ) sós vízből vagy sós ( különösen tengervíz ) biztosítja.
Általánosságban elmondható, hogy könnyebb és gazdaságosabb megtalálni a kezelendő édesvíz forrásait (felszíni vizek, például tó és folyó, vagy talajvíz), mint sótalanítani a tengervizet. A világ számos régiójában azonban víz nem létezik, vagy a népesség növekedése vagy az ipari termelés szempontjából elégtelenné válik.
Másrészt gyakran kifizetődő az édesvíz előállítását egy másik tevékenységgel kombinálni (különösen az energiatermeléssel , mert a turbinák kimenetén elérhető és egy hagyományos üzemben elveszett gőz újrafelhasználható egy üzemben. . úgynevezett termikus sótalanító állomás, vagy a párologtatás elve alapján működik).
A tengervíz sótartalma körülbelül 35 g / l , jelentős regionális eltérésekkel ( a Perzsa-öbölben 42 g / l ). A só elválasztásához pusztán elméleti szempontból és energiaveszteség (izentropikus sótalanítás) nélkül körülbelül 0,56 kWh / m 3 szükséges .
A sótalanító rendszereket hatékonyságuk és a maradék só ( sóoldat ) szintje jellemzi .
Világszerte napi 95 millió köbméter friss vizet állítunk elő 2018-ban, elutasítva a napi 141,5 millió m 3 sóoldatot, amelynek hatása a kibocsátási területekre az ENSZ tudományos szakértőit érintette .
A sótalanító rendszereket hatékonyságuk és a maradék só ( sóoldat ) szintje jellemzi .
Az alkalmazott rendszerek a következők:
A hőerőművek egy fontos osztálya kapcsolódik a sótalanító erőművekhez; Ezek általában száraz országokban találhatók, nagy földgáztartalommal. Ezekben a gyárakban az édesvíz és az áramtermelés egyaránt fontos melléktermék.
Mindenesetre a sótalanítás sóoldatot eredményez, amelyet ártalmatlanítani kell, ami nem jelent problémát a tengerparton, ahol az áramlás erős, de szárazföldön is előfordulhat, és egyes területeken ökoszisztémák, például lagúnák , öblök, lagúnák, mangrovei.
Világszerte minden nap 95 millió köbméter friss vizet állítanak elő sótalanítással 2018-ban.
A tengervíz sótalanítása fontos kérdés a száraz régiók jövője szempontjából . A legutóbbi projektek esetében köbméterenként körülbelül 0,5 USD-re csökkenő gyártási költség (reverz ozmózis és az összes díjat beleértve: működési költség, a telep amortizációja, az üzemeltető nyeresége stb.) Megoldhatja a hiány hiányosságait ivóvíz sok országban. Emberi fogyasztásra történő felhasználás esetén a tengervíz sótalanítása olyan technika, amely ma már megbízható és olcsóbb, mint a szennyvíz újrafeldolgozásának nevezett technika. Bizonyos speciális helyzetekben (például turisztikai szigeteken) nyereségessé válik még a fejlett országokban is, ahol általában nincs vízhiány.
Ennek eredményeként ez a tevékenység nagyon erősen növekszik. A beépített kapacitás évente átlagosan évente több mint 10% -kal nő. Az úgynevezett hőkezelési technikák (párologtatással) még mindig a fő technika néhány évvel ezelőtt voltak, de a fordított ozmózis a megnövekedett megbízhatóság és alacsony elektromos fogyasztása (4-5 kWh / m 3 ) miatt nagyon alacsony költségeket tesz lehetővé, ami 84% -os piaci részesedést ad neki 2019-ben.
2015-ben 2 kilowattóra elegendő egy köbméter friss víz előállításához, szemben a negyven évvel ezelőtti 12 kWh-val . Szerint Jean-Louis Chaussade , ügyvezető igazgató Suez, „tizenöt év, a költségek a sótalanítás már tízzel osztott, és mi is tovább csökkentheti az energiaszámla ezt a technikát” .
Fáraók projektek javasoltak sótalanítására víz, az igények a mezőgazdaság , különösen a nukleáris erőművek , .
A sótalanított víz a legtöbb növény számára 2005-ben túl drága volt; csak a magas hozamú növények számára volt megfizethető, különösen akkor, ha a beruházásokat támogatják. Mivel a sós víz kevésbé sós, mint a tengervíz, előnyösebb az utóbbinál.
Az olcsóbb sótalanítás másik útja a tengeri jég sótalanítása ; valójában a tengeri jég sótartalma 0,4% és 0,8% között van, jóval a tengervíz alatt, ami 2,8% és 3,1% között van; sótalanítása sokkal kevesebb energiát igényel. Egy kínai vállalat, a Beijing Huahaideyuan Technology Co. Ltd. hamarosan nagy mennyiségű édesvizet kezd termelni a tengeri jég sótalanításával, a pekingi egyetemmel 2014 januárjában aláírt technológiai transzfer megállapodásnak köszönhetően; a vállalat várhatóan 2023-ig évente legalább egymilliárd köbméter édesvizet képes előállítani; a sótalanítás költségének tonnánként 4 jüanra (0,48 € / tonna) kell esnie .
A sótalanítás és a víz újrafelhasználásának szokatlan vízforrásai a korlátozott édesvízkészletekkel rendelkező országok számára segítenek csökkenteni az édesvíz-elvétel és a fenntartható ellátás közötti szakadékot, de a „ víz-energia kapcsolat ” megközelítésben hozzájárulnak a vízszektor energiaigényének növekedéséhez is . Noha a sótalanítás és a víz újrafelhasználása a globális vízigény kevesebb mint 1% -át teszi ki, ezek a folyamatok a vízszektor teljes energiafogyasztásának csaknem egynegyedét teszik ki. 2040-re a két forrás várhatóan a vízellátás 4% -át, de a vízágazat energiafogyasztásának 60% -át adja. A sótalanítási kapacitás várhatóan jelentősen megnő a Közel-Keleten, és 2040-re a sótalanítás várhatóan a Közel-Keleten a teljes végső energiafogyasztás több mint 10% -át teszi majd ki.
A Bar-Ilan Egyetem , a Clalit egészségbiztosítási pénztár és a Tel Hashomer kórház által 2018-ban végzett izraeli tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy "a sótalanított vizet fogyasztó területek lakói hatszor nagyobb kockázatnak vannak kitéve. A szívproblémák, és különösen a támadásban való halál következményei. ” , Mint azokon a területeken, amelyek nem fogyasztanak sótalan vizet. Ennek oka, hogy a felszín alatti vizektől eltérően a sótalanított vízben nincs magnézium.
A gyakran mérgező szennyező anyagokkal töltött sóoldat-kibocsátás becslések szerint körülbelül 141,5 Mm 3 / nap . Az ENSZ szakértői 2019 elején a Science of the total environment folyóiratban megjelent jelentés riasztotta a közvéleményt erre a problémára, szembesülve a sótalanítási technológiák fejlesztésével, nagy mennyiségű kibocsátással. Ettől az ellátási módtól függően Szaúd-Arábia, az Egyesült Arab Emírségek, Kuvait és Katar a kőolajkészleteinek köszönhetően a teljes sótalanított víz 32% -át, de a sóoldat 55% -át is kitermeli. A földgömb ezen száraz részén a tengertől tömegesen vett víz sótalanítását melegítéssel hajtják végre, ez a folyamat négyszer több sóoldatot eredményez m 3 sótalan vízben, mint a fejlettebb technológiák, például a membránon történő szűrés, az Egyesült Államokban széles körben használják. Ezen kibocsátások 80% -a a parttól 10 km-en belül történik, és a tengerfenéken halmozódik fel, ami a vizek és a tengeri ökoszisztémák fokozott szikesedését és az oldott oxigén eltűnését okozza, ami megnehezíti, sőt lehetetlenné teszi növény- és állatvilágukat.
Számos olyan régió és ország, ahol kevés vagy egyáltalán nincs édesvízkészlet, és amelyek tengerparti területeken találhatók, teljesen vagy részben függnek ettől a technológiától ivóvízük szempontjából .
A 15 900 működő sótalanító üzem termelése 2018-ban napi 95 Mm 3 (millió köbméter) friss vizet eredményezne, 177 különböző országban; Ennek a víznek a 62,3% -át emberi felhasználásra, 30,2% -át az iparra, a fennmaradó részt pedig a mezőgazdaságra és az energiára szánják.
Forrás | Egységek száma | Kapacitások (%) |
Közel-Kelet | 4826 | 45,3% |
Ázsia és Csendes-óceán | 3505 | 17,5% |
Észak Amerika | 2341 | 11,3% |
Nyugat-Európa | 2337 | 8,8% |
Egyéb | 2864 | 12,4% |
Adatforrás: ENSZ. |
2008-ban 13 869 sótalanító üzemet építettek szerte a világon, főként a Földközi-tenger környékén, a Perzsa-öböl és az Arab-félsziget környékén, India, az Egyesült Államok déli része, Kína, Ausztrália és Japán partjain, összesen 52 millió m³ naponta. Az Arab-félsziget (desztillációval végzett sótalanítás) a kivonások több mint egyharmadát teszi ki, 13% az Egyesült Államokba, 8% pedig Spanyolországba kerül.
A Szaúd-Arábiában (a legnagyobb gyártó a világon, növényi Jubail ), az Egyesült Arab Emírségek (14% a világ termelésének, 2 e mögött a Szaúd-Arábiában , üzem Jebel Ali, a legnagyobb a világon, amelynek kapacitása mintegy 900.000 m 3 / nap , Fujairah üzem , a fordított ozmózis termelésük 20% -át biztosítja) stb. jelentős fosszilis tüzelőanyag-forrásokkal rendelkeznek. 2015-ben Katarban az elfogyasztott víz 99% -a sótalanításból származott.
Míg Szaúd-Arábia elsősorban a párologtatási folyamatot használja, más országok tovább fejlesztették a fordított ozmózist:
Az Algéria 21 sótalanító üzemek 2019-ben oszlik el a 14 parti vilaja, amely 17% fogyasztott víz az országban, és etetés 6 millió ember; két másik gyár van folyamatban. Az ország azt tervezi, hogy a sótalanító üzemek számát 43-ra növelik. A világ legnagyobb tengervíz-sótalanító üzemét fordított ozmózisos módszerrel 2014. november 10-én avatták fel El-Magtaâ-ban , Oran városában ; a 2015 februárjára tervezett 268 000 m 3 / nap kapacitással 2017-ig eléri az 500 000 m 3 / nap értéket . 2021 márciusában ismételt meghibásodások után úgy tűnik, hogy az üzemnek soha nem sikerült elérnie a bejelentett maximális teljesítményt. Az üzemet a szingapúri Hyflux csoport építette az Algerian Energy Company (AEC) megbízásából, amely a Sonatrach leányvállalata .
A Szaúd-Arábia kormánya által 1974-ben létrehozott Saline Water Conversion Corporation (SWCC) állami vállalat 2800 sótalanító üzemének köszönhetően naponta 4 600 000 m 3 -et termel , vagyis a királyság termelésének 69% -át, amely maga is biztosítja a világ 22% -át víztermelés sótalanítással 2015-ben.
Az Ománi Szultanátus legnagyobb tengervíz-sótalanító üzemének (281 000 m 3 / nap ), a Barka 4 üzem 2018 júniusi üzembe helyezése után 14 sótalanító üzem működik vagy épül a Szultanátusban, és 2019-ben pályázati felhívásokat indítanak. három, összesen 600 000 m 3 / nap gyár számára .
Az Egyesült Államok a második helyen áll a Közép-Kelet mögött a sós víz szűrésével. A tengervíz-sótalanító üzem épült 1993 ben Tampa Bay , Florida , hogy foglalkozzon a vízhiány. A 200.000 m 3 / nap fordított ozmózis berendezés építés alatt Carlsbad, északi San Diego , Kalifornia , hogy 7% -át a megye igényeket a 2016. árán $ 1.1 / m³ (80 c € / m³) ellen 0,60 $ / m³ (43 c € / m³) a kolorádói víz esetében; 17 sótalanító telep projekt zajlik a kaliforniai part mentén.
2016 szeptemberében Suez 37 évre szóló szerződést nyert egy sótalanító üzem építésére Playas de Rosaritóban , Baja California államban ; kapacitásának 2020-ban el kell érnie a napi 190 000 m 3 ivóvizet, majd a munka második szakaszának végén, 2024-ben 380 000 m 3 -et, ami az Amerika kontinensének legnagyobb sótalanító üzemévé válik.
Európában a legnagyobb sótalanító üzem Spanyolországban, a Barcelona közelében található El Prat de Llobregat területén található. 2009 augusztusában nyílt meg. Évente 60 millió köbmétert termel. Hozzájárul közel 4,5 millió ember ivóvízellátásához.
A Málta , 2017-ben, a 33.250.732 m 3 ivóvíz elosztott, 18.890.081 m 3 állítottak elő sótalanító négy szennyvíztisztító telepek képező 57% Málta ivóvíz előállítására. A sótalanítást négy üzemben végezzük reverz ozmózis technikával. Az energiafogyasztás becsült értéke 4,76 kWh / m 3 (2016-ban 4,85 kWh / m 3. A termelési költség 0,3 és 0,7 euro / m 3 között ingadozik .
Egyes francia tengerentúli megyékben és területeken , például Mayotte-ban kis sótalanító üzemek vannak.
A hatalmas Vízügyi Hatóság 2007-es létrehozását követően Izrael nagy programba kezdett öt reverz ozmózis-sótalanító üzem felépítésére, amelyek várhatóan 70% -kal látják el 2015 végéig a háztartások fogyasztását, amely ugyanakkor csökkent egy évtized alatt 20% -kal. Izrael így a sótalanítás terén a világelső lett, és a háztartási, mezőgazdasági és ipari fogyasztás felét 2015 májusában már mesterségesen előállított víz fedi (sótalanítás és újrahasznosítás).
Izrael : gyárak Ashkelonban , Palmachimban, Haderában, Sorekben, majd Ashdodban 2015 végén; 2016-ban Izrael ivóvízének 75% -a várhatóan tengervíz sótalanításból származik, a Mekorot állami vízvállalat szerint a 2010-es 30% -ról 20% -ra; a Sorek, a világ legnagyobb tengervíz-sótalanító üzeme 20% -ot termel; 2013 óta 624 000 m 3 / nap termelt ;
Az izraeli Ashkelonban található üzem 320 000 m 3 / nap mennyiséget termel , vagy az egy főre eső napi 250 literes becsült fogyasztáshoz több mint egymillió ember ivóvízigénye szükséges. Ez az ország arra törekszik, hogy a sótalanítás során keletkező ivóvíz mennyiségét évente 25% -kal, vagyis további 57 millió köbméterrel növelje, hogy 2010 végéig teljesítse a 300 millió m 3 sótalan ivóvíz mérföldkövét . .
2019-ben az izraeli energiaügyi minisztérium jelentése szerint a soreki üzem manipulálta a kloridszintet a mintavétel előtt, és hogy a palmachimi üzem alkalmazottai meghamisították a jelentéseket. 18 hónapig ez a két gyár Tel-Avivtól délre , a Földközi-tenger partján „becsapta a kormányt”. A Soreki üzemben, amely az ország legnagyobb és a világon az egyik legnagyobb, és amely fordított ozmózisos rendszert működtet, a klorid szintje négyszer magasabb volt, mint a franchise-megállapodásban meghatározott, 10 millió euró megtakarítás érdekében.
2019-ben az ország öt gyára évente mintegy 585 millió köbméter sótalan vizet állít elő, ami az ország ivóvízének közel 80% -át teszi ki.
Izrael egy új üzem felépítését tervezi a soreki telep közelében, amely évente 200 millió köbméter friss vizet állít elő, és várhatóan kielégíti az ország szükségleteinek negyedét. Azt hirdetik, hogy „a világ legnagyobb ilyen típusú vállalata. "
Kuvaitban a sótalanítás története 1951-re nyúlik vissza, amikor az első lepárló üzemet üzembe helyezték. 2001-ben, a sótalanító kapacitása 1,65 millió köbméter 3 / d , amelyből 1,47 millió köbméter 3 / d szállította többlépcsős flash-desztillációval ( Többfokozatú flash-desztillációval (en) - MSF) és 0,17 millió köbméter 3 / d által fordított ozmózis .
Turing-típusú membránok : A Turing- struktúrák nanometrikus léptékben jelennek meg, amikor a diffúziós sebesség egyensúlyhiánya miatt stabil vagy kvázi stacionárius rendszer érzékeny a nagyon gyenge és heterogén zavarokra, bizonyos kémiai reakciók során, például amikor egy gyorsan mozgó inhibitor vezérli a lassabban mozgó aktivátor. A 2018 Tan és mtsai. új típusú poliamid membránokat javasolt , interfaciális polimerizációval (polimerizációs mód, ahol a reakciók olaj-víz határfelületen fordulnak elő); a polivinil-alkohol hozzáadása a vizes fázishoz csökkentette a monomer diffúzióját, és bonyolultabb membránokat eredményezett (több dudorral, üreggel és szigettel); A reakciókörülmények szabályozásával a határfelületen kísérletileg lehetőség nyílt "buborék vagy csőszerkezetű membránok" létrehozására , amelyek nagyon áteresztik a vizet, de a sót nem.
Ez a Turing-struktúrák egyik új lehetséges alkalmazása, amelynek reményei szerint a kémia és a biológia területén is alkalmazhatók más alkalmazások.