Suolanpoisto

EU:nlainsäädännönmukaan pakollisen ympäristövaikutusten arvioinnin puuttuessa suolanpoistolaitoksenrakentamisesta ei järjestetävirallista kuulemismenettelyä. Maidentasolla sidosryhmien osallistumista suolanpoistohankkeisiin voidaan edellyttää voimassa olevassa kansallisessa lainsäädännössä tai se voidaan aktivoida epävirallisilla prosesseilla esimerkiksi laitoksen parhaan sijainnin määrittämiseksiyhdessä.

Suolanpoisto on edelleen energiaintensiivisin vedenkäsittelymenetelmä, ja epäsopeutumisen välttämiseksi se on yhdistettävä uusiutuvien energialähteiden käyttöön ja energiankäytön tehokkuuden lisäämiseen. 

Sähkön tarve vaihtelee suolanpoistotekniikan, vesilähteen suolapitoisuuden ja suolattoman veden halutun puhtaustason mukaan käsittelyn lopussa. Yleensä kalvojen suolanpoistotekniikoilla, kuten käänteisosmoosilla (RO), on alhaisemmat energiavaatimukset kuin lämpötekniikoilla, kuten monivaiheisella salamalla (MSF). MSF-järjestelmät tarvitsevat noin 83–84 kWh/m3 energiaa, kun taas suuren mittakaavan RO-järjestelmät tarvitsevat 3–5 kWh/m3suolavedelle ja 0,5–2,6 kWh/m 3murtovedelle (Olsson, 2012teoksessaMagagna et al, 2019). Tämän seurauksena käyttökustannukset ovat korkeat. Kansainvälinen energiajärjestö on arvioinut, että suolanpoiston energiankulutuksen odotetaan maailmanlaajuisesti kahdeksankertaistuvan vuoteen 2040 mennessä makean veden kysynnän kasvun vuoksi (Kansainvälinenenergiajärjestö, 2016). 

Tutkimuksessa keskitytään suolanpoistoprosessin energiatehokkuuden lisäämiseen ja puhtaan energian käytön lisäämiseen. Käytäntöjä, joissa suolanpoisto yhdistetään uusiutuviin energialähteisiin, ovat muun muassa seuraavat: 

• Suolanpoiston ja lämpövoimatuotannon yhdistelmä, jossa voimalaitoksen hukkalämpöä käytetään suolanpoistoprosessin lämmönlähteenä. 
• Aurinkoenergiaan perustuva suolanpoisto; Tämä vaihtoehto soveltuu erityisesti kuivemmille ja aurinkoisemmille alueille, kuten Lähi-itään, Pohjois-Afrikkaan ja Välimeren Eurooppaan. Heinäkuussa 1988 otettiin käyttöön ensimmäinen monitehotislausjärjestelmä Plataforma Solar de Almeríassa, joka on Kaakkois-Espanjassa sijaitseva aurinkotutkimuskeskus (García-Rodríguez ja Gómez-Camacho, 2001). 
• tuulivoimalla tapahtuva suolanpoisto; esimerkiksi Kreikan Milos-saarella, jossa tuulivoimalla toimiva suolanpoistoyksikkö on toiminut vuodesta 2007. Yksikön kapasiteetti on 3000 m3/ vrk. 
• suolanpoistolaitokset, jotka toimivat merellä tuotetulla energialla; Esimerkiksi Afrikan länsirannikolla sijaitsevaan Kap Verdeen suunnitellaan aaltovoimalla toimivaa suolanpoistojärjestelmää. Kehittäjä väittää, että niin sanottu Wave20-laitos tuottaa juomavettä kolmanneksella perinteisten järjestelmien hinnasta. 
• Suolanpoistolaitokset, joissa käytetään geotermistä energiaa; tämä energialähde voi tuottaa sähköä ja lämpöä, joten se soveltuu sekä lämpösuolanpoistoon että käänteisosmoosiin. Milosin saarella Kreikassa toteutettu hankeosoitti geotermisen energian käyttökelpoisuuden suolanpoistossa ja tuotti 1 920 m3makeaa vettä päivässä paikallisyhteisölle hyvin alhaisin kustannuksin. 

Suolavesipäästöt voivat vaikuttaa kielteisesti paikallisiin meriekosysteemeihin, koska ne lisäävät meriveden suolapitoisuutta. Suolanpoistoprosessilla tuotettu suolavesi sisältää esikäsittelyvaiheessa käytettyjä kemikaaleja. Koska suolavesi on normaalia merivettä raskaampaa, se kerääntyy merenpohjaan ja uhkaa suolapitoisuudelle herkkiä lajeja. (Euroopanympäristökeskus, 2012). Tutkimuksessa selvitetään, mikä on paras tapa ratkaista tai minimoida suolavedestä ja jätevesihuollosta aiheutuvat ympäristöongelmat. Esimerkiksi LIFE ZELDA-hankkeessa osoitettiin suolaveden hallintastrategioiden tekninen ja taloudellinen toteutettavuus, joka perustuu elektrodialyysimetateesin (EDM) ja arvokkaiden yhdisteiden talteenottoprosessien käyttöön ja jonka lopullisena tavoitteena on saavuttaa nollanestepäästöprosessi (ZLD). Suolavesi voidaan myös muuntaa kemikaaleiksi, joita voidaan käyttää uudelleen itse suolanpoistoprosessissa (Kumar et al., 2019). 

Kustannukset johtuvat pääasiassa käytetystä teknologiasta, energiakustannuksista, laitoksen koosta ja kokoonpanosta, syöttöveden ja suolattoman veden laadusta sekä ympäristövaatimusten noudattamisesta. Useimmat näistä tekijöistä ovat luonteeltaan paikkakohtaisia. Veden siirrosta ja jakelusta aiheutuvat kustannukset ovat myös merkittäviä, ja rannikon lähellä ja matalilla mailla sijaitseville laitoksille koituu kustannusetuja (koska energiantarve on alhaisempi kuljetuksissa ylöspäin; 100 metrin pystysuora hissi on suunnilleen yhtä kallis kuin 100 kilometrin vaakasuora kuljetus). 

Kaiken kaikkiaan suolanpoistotekniikat, erityisesti MSF-laitokset, ovat pääomavaltaisempia kuin SWRO. SWRO-laitosten ylläpito- ja käyttökustannukset ovat kuitenkin kunkin tuotantoyksikön osalta kaksinkertaiset MSF-laitosten kustannuksiin verrattuna ja kolminkertaiset MED-laitosten kustannuksiin verrattuna. Molemmissa teknologioissa, mutta erityisesti lämpövoimaloissa, energia on kaukana suurimmasta yksittäisestä toistuvasta kustannuserästä. Lähdeveden laatu (kuten suolapitoisuus, lämpötila ja biofouling-elementit) vaikuttaa kustannuksiin, suorituskykyyn ja kestävyyteen, mutta myös veden laatuun, joka voidaan saavuttaa suolanpoistoprosessin avulla. 

Vuonna 2007 annetussa tiedonannossa ”Veden niukkuuden ja kuivuuden asettamiin haasteisiin vastaaminen Euroopan unionissa” ja myöhemmin Euroopan vesivarojen turvaamista koskevassa suunnitelmassa (2012) ehdotetaan vesialan toimenpiteiden hierarkiaaottaen huomioon, että suolanpoistoon perustuvaa vaihtoehtoista vesihuoltoa olisi käytettävä viimeisenä keinona, kun muut kysynnän ja tuotannon tehokkuuden parannukset on käytetty loppuun. Resurssitehokkuutta koskevalla tiedonannolla (KOM(2011)21) pyritään luomaan puitteet politiikoille, joilla tuetaan siirtymistä resurssitehokkaaseen ja vähähiiliseen talouteen. Suolanpoisto mainitaan vaihtoehtona, joka tarjoaa ratkaisun vesihuolto-ongelmiin, mutta se voi lisätä fossiilisten polttoaineiden kulutusta ja kasvihuonekaasupäästöjä, jos siinä ei käytetä uusiutuvaa energiaa. EU:n tavoitteena on olla ilmastoneutraali vuoteen 2050 mennessä – talous, jossa kasvihuonekaasujen nettopäästöt ovat nolla. Tämä tavoite on keskeinen osa Euroopan vihreän kehityksen ohjelmaa ja Pariisin sopimuksen mukaisia maailmanlaajuisia ilmastotoimia koskevan EU:n sitoumuksen mukainen. Tämä edellyttää siirtymistä uusiutuvaan energiaan perustuviin suolanpoistolaitoksiin, joiden energiatehokkuus on parempi. 

Suolanpoistolaitosten toteuttamisaika on yleensä3–6 vuotta, mukaan lukien kaikki vaiheetsuunnittelustatoimintaan.  

Käyttöikä vaihtelee käytetyn teknologian mukaan. Esimerkiksi m-kalvot on vaihdettava2-3 vuoden välein.