Обезсоляване

Обезсоляването е процес на отстраняване на сол от морска или бракична вода, за да може да се използва за редица "годни за употреба" цели, включително пиене. По този начин тя може да допринесе за адаптирането към изменението на климата при всички обстоятелства, при които недостигът на вода е сериозен и може да се изостри в бъдеще, включително поради изменението на климата. Обезсоляването обаче е енергоемък процес; за да се избегне неправилно адаптиране, от съществено значение е обезсоляването да се извършва чрез използване на енергия от възобновяеми източници. Освен това обезсоляването произвежда страничен продукт, саламура (концентриран солен разтвор), който трябва да бъде правилно обезвреден, за да се избегнат неблагоприятни въздействия върху морската среда. Така обезсоляването следва да се прилага само ако не са налични или не могат да бъдат приложени други по-устойчиви от екологична гледна точка варианти (напр. ограничения на водата и разпределение на водата , повторно използване на водата). 

Техниките за обезсоляване включват: 

• Електрически задвижвани технологии; Обратната осмоза е най-често използваната техника. Състои се от филтрираща вода с осмозни мембрани, които отделят солта от водата (SWRO). Захранващата вода се изтласква през навитата мембрана под високо налягане. Други електрически задвижвани технологии включват механична парна компресия (MVC) и електрическа диализа (EDR). 
• Термично задвижвани технологии; процесът на термично обезсоляване използва енергия за изпаряване на водата и впоследствие за повторното ѝ кондензиране. Термично задвижваните технологии включват: многостъпална флаш дестилация (MSF), многофункционална дестилация (MED), термична парна компресия (TVC) и мембранна дестилация (MD).  

Понастоящем има около 16 000 инсталации за обезсоляване в световен мащаб, с общ световен оперативен капацитет от около 95,37 милиона m3/ден и производство на саламура от 141,5 милиона m3/ден. Понастоящем обезсоляването се използва до голяма степен в Близкия изток и Северна Африка (70 % от световния капацитет), в САЩ, все повече в Азия и само в ограничена степен в Европа (около 10 % от световния капацитет). Няколко южни държави от ЕС обаче използват обезсоляване, за да помогнат за покриване на нуждите от прясна вода (Jones et al., 2019 г.). 

В ЕС малка част от прясната вода се получава чрез обезсоляване на морска вода. Съоръженията на ЕС могат да доставят до 2,89 милиарда m3 обезсолена вода годишно (активен капацитет). 71 % от произведената вода се използва за обществено водоснабдяване (2 милиарда m3, 4,2 % от общата вода, използвана за обществено водоснабдяване). 17 % от обезсолената вода, произведена в ЕС, се използва за промишлени приложения, 4 % — в електроцентрали и 8 % — за напояване. Инсталациите на ЕС за обезсоляване са разположени главно в средиземноморските държави, където те ще бъдат най-необходими в бъдеще: около 1200 инсталации осигуряват капацитет от 2,37 милиарда m3 (82 % от общия капацитет на ЕС за обезсоляване) (Magagna et al, 2019 г.). 

Съгласно законодателството на ЕС при липсата на задължителна ОВОС няма официален процес на консултации за изграждането на инсталация за обезсоляване. На равнището на държавите участието на заинтересованите страни в проекти за обезсоляване може да се изисква от специфичното национално законодателство, което е в сила, или да се задейства чрез неформални процеси, например за съвместно определяне на най-доброто местоположение на дадена инсталация.

Обезсоляването все още е най-енергоемкият метод за пречистване на водата и за да се избегне неправилното му адаптиране, то трябва да се съчетае с използването на възобновяеми енергийни източници и повишаването на ефективността при използването на енергия. 

Изискванията за електроенергия варират в зависимост от технологията за обезсоляване, солеността на водния източник и желаното ниво на чистота на обезсолената вода в края на обработката. Като цяло технологиите за обезсоляване на мембрани като обратна осмоза (RO) имат по-ниски енергийни изисквания от термичните технологии като многоетапна светкавица (MSF). Системите на MSF изискват приблизително 83—84 kWh/m3 енергия, докато широкомащабните RO системи изискват 3—5 kWh/m3 за солена вода и 0,5—2,6 kWh/m3 за солена вода (Olsson, 2012 г. в Magagna et al, 2019 г.). В резултат на това оперативните разходи са високи. Международната агенция по енергетика е изчислила, че в световен мащаб потреблението на енергия от обезсоляването се очаква да нарасне осем пъти до 2040 г. поради повишеното търсене на прясна вода (Международна агенция по енергетика, 2016 г.). 

Научните изследвания са насочени към повишаване на енергийната ефективност на процеса на обезсоляване и към увеличаване на използването на чиста енергия. Практиките, съчетаващи обезсоляване с възобновяеми енергийни източници, включват: 

• Комбинация от обезсоляване и производство на топлинна енергия, при която отпадната топлина от електроцентралата се използва като източник на топлина за процеса на обезсоляване. 
• Обезсоляване със слънчева енергия; този вариант е особено подходящ за по-сухи и по-слънчеви региони, като Близкия изток, Северна Африка и Средиземноморска Европа. През юли 1988 г. в Plataforma Solar de Almería, център за изследвания в областта на слънчевата енергия, разположен в югоизточната част на Испания (García-Rodríguez и Gómez-Camacho, 2001 г.), е въведена първата многоефективна слънчева система за дестилация. 
• Обезсоляване с вятърна енергия; например на гръцкия остров Милош, където от 2007 г. функционира съоръжение за обезсоляване на базата на вятъра. Помещението е с капацитет 3000 м3/ден. 
• Инсталации за обезсоляване на морска енергия; например за Кабо Верде, край западното крайбрежие на Африка, е планирана система за обезсоляване, захранвана от вълните. Разработчикът твърди, че така нареченият завод Wave20 ще произвежда питейна вода на една трета от цената на конвенционалните системи. 
• инсталации за обезсоляване, използващи геотермална енергия; този енергиен източник може да генерира електричество и топлина, което го прави подходящ както за термично обезсоляване, така и за обратна осмоза. Проект на остров Милош (Гърция) доказа жизнеспособността на геотермалната енергия за обезсоляване, произвеждайки 1 920 m 3/ден прясна вода за местната общност при много ниски разходи. 

Изхвърлянето на сол може да окаже отрицателно въздействие върху местните морски екосистеми, тъй като увеличава нивата на соленост в морската вода. Солта, получена чрез процеса на обезсоляване, съдържа химикали, използвани по време на фазата на предварителна обработка. Тъй като саламурата е по-тежка от нормалната морска вода, тя се натрупва на морското дъно, застрашавайки видове, които са чувствителни към нивото на соленост. (ЕАОС, 2012 г.). Изследванията изследват най-добрия начин за решаване или свеждане до минимум на екологичните проблеми, причинени от изхвърлянето и управлението на солена вода. Например проектът LIFE ZELDA показа техническата и икономическата осъществимост на стратегиите за управление на соления разтвор въз основа на използването на метатези на електродиализата (EDM) и процеси на оползотворяване на ценни съединения с крайната цел да се постигне процес на нулево течно изхвърляне (ZLD). Солта може също така да се преобразува в химикали, които могат да се използват повторно в самия процес на обезсоляване (Kumar et al., 2019 г.). 

Основните фактори за разходите са използваната технология, разходите за енергия, размерът и конфигурацията на инсталацията, качеството на захранващата вода и на обезсолената вода и изискванията за спазване на изискванията за опазване на околната среда. Повечето от тези фактори са специфични за мястото по природа. Разходите за пренос и разпределение на водата също са важни и съществуват предимства по отношение на разходите за инсталации, разположени в близост до брега и на ниско разположена земя (поради по-ниските енергийни нужди за транспортиране нагоре; 100-метровият вертикален лифт е толкова скъп, колкото и 100-километровият хоризонтален транспорт). 

Като цяло технологиите за термично обезсоляване, по-специално инсталациите за МСР, са по-капиталоемки от СВРО. Въпреки това разходите за поддръжка и експлоатация на инсталациите за СВРО за всяка единица продукция са два пъти по-високи от тези на инсталациите по МСР и три пъти по-високи от тези на инсталациите по MED. И за двете технологии, но най-вече за топлоелектрическите централи, енергията е най-големият отделен елемент на периодичните разходи. Качеството на водата източник (като соленост, температура и елементи на биообрастване) влияе върху разходите, експлоатационните характеристики и дълготрайността, но също така и върху качеството на водата, което може да бъде постигнато чрез процеса на обезсоляване. 

В съобщението „Посрещане на предизвикателствата, свързани с недостига на вода и сушите в Европейския съюз“ от 2007 г. и по-късно в Подробния план за опазване на водните ресурси на Европа (2012 г.) се предлага йерархия на водните мерки, като се има предвид, че алтернативното водоснабдяване чрез обезсоляване следва да се използва като крайна мярка след изчерпване на другите мерки за подобряване на ефективността на търсенето и производството. Съобщението относно ефективното използване на ресурсите (COM(2011) 21) има за цел да създаде рамка за политики в подкрепа на прехода към нисковъглеродна икономика с ефективно използване на ресурсите. Обезсоляването се споменава като вариант, който осигурява решение на проблемите с водоснабдяването, но може да увеличи потреблението на изкопаеми горива и емисиите на парникови газове, ако не се захранва с енергия от възобновяеми източници. ЕС се стреми да бъде неутрален по отношение на климата до 2050 г. — икономика с нулеви нетни емисии на парникови газове. Тази цел е в основата на Европейския зелен пакт и е в съответствие с ангажимента на ЕС за глобални действия в областта на климата съгласно Парижкото споразумение. Това ще изисква преминаване към инсталации за обезсоляване, задвижвани с енергия от възобновяеми източници, с по-висока енергийна ефективност. 

Времето за изпълнение на инсталациите за обезсоляване обикновено варира между 3 и 6 години, включително всички етапи от планирането до експлоатацията. 

Срокът на експлоатация е променлив и зависи от използваната технология; за примери m embranes трябва да се подменят на всеки 2-3 години.