Αφαλάτωση

Σύμφωνα με τη νομοθεσία της ΕΕ, ελλείψει υποχρεωτικής ΕΠΕ δεν υπάρχει επίσημη διαδικασία διαβούλευσης για την κατασκευή μιας μονάδας αφαλάτωσης. Σε επίπεδο χωρών, η συμμετοχή των ενδιαφερόμενων μερών σε έργα αφαλάτωσης μπορεί να απαιτείται από την ισχύουσα ειδική εθνική νομοθεσία ή να ενεργοποιείται μέσω άτυπων διαδικασιών, π.χ. για τον από κοινού προσδιορισμό της βέλτιστης τοποθεσίας μιας μονάδας.

Η αφαλάτωση εξακολουθεί να είναι η μέθοδος επεξεργασίας νερού με τη μεγαλύτερη ένταση ενέργειας και, για να αποφευχθεί η δυσπροσαρμογή, πρέπει να συνδυαστεί με τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και την αύξηση της απόδοσης στη χρήση ενέργειας. 

Οι απαιτήσεις ηλεκτρικής ενέργειας ποικίλλουν ανάλογα με την τεχνολογία αφαλάτωσης, την αλατότητα της πηγής νερού και το επιθυμητό επίπεδο καθαρότητας του αφαλατωμένου νερού στο τέλος της επεξεργασίας. Σε γενικές γραμμές, οι τεχνολογίες αφαλάτωσης μεμβρανών, όπως η αντίστροφη όσμωση (RO), έχουν χαμηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις από τις θερμικές τεχνολογίες, όπως το πολυβάθμιο φλας (MSF). Τα συστήματα των Γιατρών Χωρίς Σύνορα απαιτούν περίπου 83-84 kWh/m 3ενέργειας, ενώ τα συστήματα RO μεγάλης κλίμακας απαιτούν 3-5 kWh/m 3 για αλατούχο νερό και 0,5-2,6 kWh/m 3 για υφάλμυρο νερό (Olsson, 2012 in Magagna et al, 2019). Ως αποτέλεσμα, το λειτουργικό κόστος είναι υψηλό. Ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας εκτιμά ότι, σε παγκόσμιο επίπεδο, η κατανάλωση ενέργειας από αφαλάτωση αναμένεται να οκταπλασιαστεί έως το 2040, λόγω της αυξημένης ζήτησης γλυκών υδάτων (Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας, 2016). 

Η έρευνα επικεντρώνεται στην αύξηση της ενεργειακής απόδοσης της διαδικασίας αφαλάτωσης και στην αύξηση της χρήσης καθαρής ενέργειας. Οι πρακτικές που συνδυάζουν την αφαλάτωση με τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας περιλαμβάνουν: 

• Συνδυασμός αφαλάτωσης και παραγωγής θερμικής ενέργειας, όπου η απορριπτόμενη θερμότητα από τη μονάδα παραγωγής ενέργειας χρησιμοποιείται ως πηγή θερμότητας για τη διαδικασία αφαλάτωσης. 
• Αφαλάτωση με ηλιακή ενέργεια· η επιλογή αυτή είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για ξηρότερες και ηλιόλουστες περιοχές, όπως η Μέση Ανατολή, η Βόρεια Αφρική και η Μεσογειακή Ευρώπη. Τον Ιούλιο του 1988, τέθηκε σε εφαρμογή το πρώτο ηλιακό σύστημα απόσταξης πολλαπλών επιπτώσεων στην Plataforma Solar de Almería, ένα κέντρο ηλιακής έρευνας που βρίσκεται στη νοτιοανατολική Ισπανία (García-Rodríguez και Gómez-Camacho, 2001). 
• Αφαλάτωση με αιολική ενέργεια· για παράδειγμα στο ελληνικό νησί της Μήλου, όπου από το 2007 λειτουργεί αιολική μονάδα αφαλάτωσης. Η μονάδα έχει χωρητικότητα 3.000 m 3/ημέρα. 
• Μονάδες αφαλάτωσης που τροφοδοτούνται με ενέργεια παραγόμενη από τη θάλασσα· ένα κυματοκίνητο σύστημα αφαλάτωσης σχεδιάζεται, για παράδειγμα, για το Πράσινο Ακρωτήριο, στα ανοικτά των δυτικών ακτών της Αφρικής. Ο κύριος του έργου ισχυρίζεται ότι το λεγόμενο εργοστάσιο Wave20 θα παράγει πόσιμο νερό στο ένα τρίτο της τιμής των συμβατικών συστημάτων. 
• Εγκαταστάσεις αφαλάτωσης που χρησιμοποιούν γεωθερμική ενέργεια· αυτή η πηγή ενέργειας μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια και θερμότητα, καθιστώντας την κατάλληλη τόσο για θερμική αφαλάτωση όσο και για αντίστροφη όσμωση. Ένα έργο στη Μήλο (Ελλάδα), απέδειξε τη βιωσιμότητα της γεωθερμικής ενέργειας για αφαλάτωση, παράγοντας 1.920 m 3/ ημέρα γλυκού νερού για την τοπική κοινωνία με πολύ χαμηλό κόστος. 

Η απόρριψη άλμης μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τα τοπικά θαλάσσια οικοσυστήματα, καθώς αυξάνει τα επίπεδα αλατότητας στο θαλασσινό νερό. Η άλμη που παράγεται με τη διαδικασία αφαλάτωσης περιέχει χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται κατά τη φάση προεπεξεργασίας. Καθώς η άλμη είναι βαρύτερη από το κανονικό θαλασσινό νερό, συσσωρεύεται στο βυθό, απειλώντας είδη που είναι ευαίσθητα στο επίπεδο αλατότητας. (ΕΟΠ, 2012). Η έρευνα διερευνά τον καλύτερο τρόπο επίλυσης ή ελαχιστοποίησης των περιβαλλοντικών προβλημάτων που προκαλούνται από την απόρριψη και τη διαχείριση της άλμης. Για παράδειγμα, το έργο LIFE ZELDA κατέδειξε την τεχνική και οικονομική σκοπιμότητα των στρατηγικών διαχείρισης της άλμης με βάση τη χρήση της μετάθεσης ηλεκτροδιάλυσης (EDM) και των πολύτιμων διεργασιών ανάκτησης σύνθετων ουσιών με τελικό στόχο την επίτευξη διαδικασίας μηδενικής απόρριψης υγρών (ZLD). Η άλμη μπορεί επίσης να μετατραπεί σε χημικές ουσίες που μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν στην ίδια τη διαδικασία αφαλάτωσης (Kumar et al., 2019). 

Οι κύριοι παράγοντες κόστους είναι η χρησιμοποιούμενη τεχνολογία, το ενεργειακό κόστος, το μέγεθος και η διαμόρφωση των εγκαταστάσεων, η ποιότητα του νερού τροφοδοσίας και του αφαλατωμένου νερού και οι απαιτήσεις περιβαλλοντικής συμμόρφωσης. Οι περισσότεροι από αυτούς τους παράγοντες είναι ειδικής φύσης. Το κόστος μεταφοράς και διανομής του νερού είναι επίσης σημαντικό και υπάρχουν πλεονεκτήματα κόστους για τις μονάδες που βρίσκονται κοντά στην ακτή και σε εδάφη χαμηλού υψομέτρου (λόγω των χαμηλότερων ενεργειακών αναγκών για μεταφορές προς τα πάνω· ένας κατακόρυφος ανελκυστήρας 100 μέτρων είναι περίπου τόσο δαπανηρός όσο μια οριζόντια μεταφορά 100 χιλιομέτρων). 

Συνολικά, οι τεχνολογίες θερμικής αφαλάτωσης, ιδίως οι εγκαταστάσεις των Γιατρών Χωρίς Σύνορα, είναι πιο υψηλής έντασης κεφαλαίου από το SWRO. Ωστόσο, το κόστος συντήρησης και λειτουργίας των μονάδων SWRO για κάθε μονάδα παραγωγής είναι διπλάσιο από εκείνο των μονάδων των Γιατρών Χωρίς Σύνορα και τριπλάσιο από εκείνο των μονάδων της MED. Και για τις δύο τεχνολογίες, αλλά ιδιαίτερα για τις θερμικές εγκαταστάσεις, η ενέργεια είναι μακράν το μεγαλύτερο ενιαίο στοιχείο του επαναλαμβανόμενου κόστους. Η ποιότητα του νερού πηγής (όπως η αλατότητα, η θερμοκρασία και τα βιορρυπαντικά στοιχεία) επηρεάζει το κόστος, την απόδοση και την ανθεκτικότητα, αλλά και την ποιότητα του νερού που μπορεί να επιτευχθεί μέσω της διαδικασίας αφαλάτωσης. 

Η ανακοίνωση με τίτλο «Αντιμετώπιση της πρόκλησης της λειψυδρίας και της ξηρασίας στην Ευρωπαϊκή Ένωση» το 2007 και αργότερα το προσχέδιο για τη διαφύλαξη των υδάτινων πόρων της Ευρώπης (2012) προτείνουν μια ιεράρχηση των μέτρων για το νερό, θεωρώντας ότι η εναλλακτική παροχή νερού μέσω αφαλάτωσης θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ως έσχατη λύση μόλις εξαντληθεί κάθε άλλη βελτίωση της αποδοτικότητας της ζήτησης και της παραγωγής. Η ανακοίνωση για την αποδοτική χρήση των πόρων (COM(2011) 21) αποσκοπεί στη δημιουργία ενός πλαισίου πολιτικών για τη στήριξη της μετάβασης προς μια οικονομία αποδοτικής χρήσης των πόρων και χαμηλών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Η αφαλάτωση αναφέρεται ως επιλογή που παρέχει λύση στα προβλήματα υδροδότησης, αλλά μπορεί να αυξήσει την κατανάλωση ορυκτών καυσίμων και τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, εάν δεν τροφοδοτείται με ανανεώσιμη ενέργεια. Στόχος της ΕΕ είναι να είναι κλιματικά ουδέτερη έως το 2050 — μια οικονομία με μηδενικές καθαρές εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Ο στόχος αυτός βρίσκεται στο επίκεντρο της Ευρωπαϊκής Πράσινης Συμφωνίας και συνάδει με τη δέσμευση της ΕΕ για παγκόσμια δράση για το κλίμα στο πλαίσιο της συμφωνίας του Παρισιού. Αυτό θα απαιτήσει στροφή προς μονάδες αφαλάτωσης που λειτουργούν με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας με υψηλότερη ενεργειακή απόδοση. 

Ο χρόνος υλοποίησης των μονάδων αφαλάτωσης κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 3 και 6 ετών, συμπεριλαμβανομένων όλων των φάσεων από τον σχεδιασμό έως τη λειτουργία. 

Η διάρκεια ζωής είναι μεταβλητή και εξαρτάται από τη χρησιμοποιούμενη τεχνολογία· για παραδείγματα, οι αγκύλες m πρέπει να αντικαθίστανται κάθε 2-3 χρόνια.