Sótalanítás

A sótalanítás az a folyamat, amelynek során a sót eltávolítják a tengervízből vagy a brakkvízből, hogy az felhasználható legyen számos "használatra alkalmas" célra, beleértve az ivást is. Így hozzájárulhat az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodáshoz minden olyan körülmények között, amikor a vízhiány súlyosan bekövetkezik, és a jövőben tovább súlyosbodhat, többek között az éghajlatváltozás miatt is. A sótalanítás azonban energiaigényes folyamat; a helytelen alkalmazkodás elkerülése érdekében elengedhetetlen, hogy a sótalanítás megújuló energia felhasználásával történjen. Ezenkívül a sótalanítás melléktermékként sóoldatot (sókoncentrátumot) eredményez, amelyet megfelelően ártalmatlanítani kell a tengeri környezetre gyakorolt káros hatások elkerülése érdekében. Ezért a sótalanítást csak akkor kell alkalmazni, ha más, környezeti szempontból fenntarthatóbb lehetőségek (pl. vízkorlátozások és vízadagolás, víz-újrafelhasználás) nem állnak rendelkezésre vagy nem hajthatók végre. 

A sótalanítási technikák közé tartoznak a következők: 

• Elektromos meghajtású technológiák; A fordított ozmózis a leggyakrabban alkalmazott technika. A víz ozmózis membránokkal történő szűréséből áll, amelyek elválasztják a sót a víztől (SWRO). A betáplált vizet nagy nyomás alatt áteresztik a feltekert membránon. Más elektromos meghajtású technológiák közé tartozik a mechanikus gőzkompresszió (MVC) és az elektromos dialízis (EDR). 
• Hővezérelt technológiák; a termikus sótalanítási folyamat energiát használ a víz elpárologtatására, majd újra lecsapolására. A hővezérelt technológiák közé tartoznak a következők: többfokozatú flash desztilláció (MSF), többhatású desztilláció (MED), termikus gőzkompresszió (TVC) és membrándesztilláció (MD).  

Jelenleg világszerte mintegy 16 000 sótalanító üzem működik, amelyek teljes globális működési kapacitása körülbelül 95,37 millió m3/nap, sósvíz-termelése pedig 141,5 millió m3/nap. Jelenleg a sótalanítást nagyrészt a Közel-Keleten és Észak-Afrikában (a globális kapacitás 70 %-a), az Egyesült Államokban, egyre inkább Ázsiában és csak korlátozott mértékben Európában (a globális kapacitás mintegy 10 %-a) alkalmazzák. Számos déli uniós ország azonban sótalanítást alkalmaz az édesvízi szükségletek fedezésére (Jones et al., 2019). 

Az EU-ban az édesvíz egy kis részét tengervíz sótalanításával nyerik. Az uniós létesítmények évente akár 2,89 milliárd m3 sótalanított vizet is képesek szolgáltatni (aktív kapacitás). Az előállított víz 71%-át közüzemi vízellátásra használják (2 milliárd m3, a közüzemi vízfelhasználás 4,2%-a). Az EU-ban előállított sótalanított víz 17 %-át ipari alkalmazásokra, 4 %-át erőművekben, 8 %-át pedig öntözésre használják. Az uniós sótalanító üzemek főként a földközi-tengeri országokban találhatók, ahol a jövőben leginkább szükség lesz rájuk: mintegy 1200 üzem 2,37 milliárd m3 kapacitást biztosít (a teljes uniós sótalanítási kapacitás 82 %-a) (Magagna et al, 2019). 

Az uniós jogszabályok szerint a kötelező KHV hiányában nincs hivatalos konzultációs eljárás a sótalanító létesítmény építésére vonatkozóan. Az országok szintjén az érdekelt felek sótalanítási projektekben való részvételét a hatályos konkrét nemzeti jogszabályok írhatják elő, vagy informális folyamatok révén aktiválhatják, például az üzem legjobb helyének közös azonosítása érdekében.

A sótalanítás továbbra is a leginkább energiaigényes vízkezelési módszer, és a helytelen alkalmazkodás elkerülése érdekében azt a megújuló energiaforrások használatával és az energiafelhasználás hatékonyságának növelésével kell kombinálni. 

A villamosenergia-igény a sótalanítási technológiától, a vízforrás sótartalmától és a sótalanított víz kívánt tisztasági szintjétől függően változik a kezelés végén. Általánosságban elmondható, hogy az olyan membránsótalanító technológiák, mint a fordított ozmózis (RO) alacsonyabb energiaigényűek, mint az olyan hőtechnológiák, mint a többfokozatú vaku (MSF). Az MSF-rendszerek körülbelül 83–84 kWh/m 3 energiát igényelnek, míg a nagyméretű RO-rendszerek 3–5 kWh/m 3energiát igényelnek a sós víz és 0,5–2,6 kWh/m 3 energiát a brakkvíz esetében (Olsson, 2012 in Magagna et al, 2019). Ennek eredményeként a működési költségek magasak. A Nemzetközi Energiaügynökség becslése szerint globális szinten a sótalanítás energiafogyasztása 2040-re várhatóan nyolcszorosára nő az édesvíz iránti megnövekedett kereslet miatt (Nemzetközi Energiaügynökség, 2016). 

A kutatás a sótalanítási folyamat energiahatékonyságának növelésére és a tiszta energia felhasználásának növelésére összpontosít. A sótalanítást megújuló energiaforrásokkal ötvöző gyakorlatok közé tartoznak a következők: 

• A sótalanítás és a hőenergia-termelés kombinációja, ahol az erőműből származó hulladékhőt hőforrásként használják fel a sótalanítási folyamathoz. 
• Napenergiával működtetett sótalanítás; ez a lehetőség különösen alkalmas a szárazabb és naposabb régiók, például a Közel-Kelet, Észak-Afrika és a földközi-tengeri Európa számára. 1988 júliusában a Spanyolország délkeleti részén található Plataforma Solar de Almería napenergia-kutató központban (García-Rodríguez és Gómez-Camacho, 2001) bevezették az első többhatású napenergia-desztillációs rendszert. 
• Szélenergiával működő sótalanítás; például a görögországi Milos szigetén, ahol 2007 óta szélenergiával működő sótalanító egység működik. Az egység kapacitása 3000 m 3/ nap. 
• tengerből nyert energiával működő sótalanító berendezések; a tervek szerint például az Afrika nyugati partjainál fekvő Zöld-foki-szigetek esetében hullámmeghajtású sótalanító rendszert vezetnek be. A fejlesztő azt állítja, hogy az úgynevezett Wave20 üzem a hagyományos rendszerek árának egyharmadán állít elő ivóvizet. 
• geotermikus energiát felhasználó sótalanító üzemek; ez az energiaforrás villamos energiát és hőt termelhet, ami alkalmassá teszi mind a termikus sótalanításra, mind a fordított ozmózisra. Milos szigetén (Görögország) egy projekt bizonyította a geotermikus energia életképességét a sótalanítás szempontjából, és 1 920 m 3/nap édesvizet termelt a helyi közösség számára nagyon alacsony költségek mellett. 

A sós víz kibocsátása negatív hatással lehet a helyi tengeri ökoszisztémákra, mivel növeli a tengervíz sótartalmát. A sótalanítási eljárással előállított sóoldat az előkezelési szakaszban használt vegyi anyagokat tartalmaz. Mivel a sós víz nehezebb, mint a normál tengervíz, felhalmozódik a tengerfenéken, veszélyeztetve a sótartalomra érzékeny fajokat. (EEA, 2012). A kutatás a sós víz kibocsátása és kezelése által okozott környezeti problémák megoldásának vagy minimalizálásának legjobb módját vizsgálja. A LIFE ZELDA projekt például bemutatta az elektrodialízis metatézisén (EDM) és értékes vegyület-visszanyerési folyamatokon alapuló sóoldat-kezelési stratégiák műszaki és gazdasági megvalósíthatóságát azzal a végső céllal, hogy elérjék a nulla folyadékkisülési (ZLD) folyamatot. A sóoldat olyan vegyi anyagokká is átalakítható, amelyek a sótalanítási folyamatban is újra felhasználhatók (Kumar et al., 2019). 

A költségek fő mozgatórugói az alkalmazott technológia, az energiaköltségek, az üzem mérete és konfigurációja, a tápvíz és a sótalanított víz minősége, valamint a környezetvédelmi megfelelési követelmények. Ezeknek a tényezőknek a többsége helyspecifikus jellegű. A víz szállításának és elosztásának költségei szintén fontosak, és költségelőnyök vannak a part közelében és az alacsony fekvésű területeken található üzemek számára (a felfelé irányuló szállítás alacsonyabb energiaigénye miatt; egy 100 méteres függőleges felvonó körülbelül olyan költséges, mint egy 100 kilométeres vízszintes szállítás). 

Összességében a termikus sótalanítási technológiák, különösen az MSF-erőművek tőkeigényesebbek, mint az SWRO-k. Az SWRO-erőművek fenntartási és üzemeltetési költségei azonban minden termelési egység esetében kétszeresek az MSF-erőművekénál, és háromszorosak a MED-erőművekénál. Mindkét technológia, de különösen a hőerőművek esetében az energia messze a legnagyobb visszatérő költségtétel. A forrásvíz minősége (például sótartalom, hőmérséklet és biovegyületek) befolyásolja a költségeket, a teljesítményt és a tartósságot, de a sótalanítási folyamat révén elérhető vízminőséget is. 

„A vízhiány és az aszály jelentette kihívás kezelése az Európai Unióban” című 2007-es közlemény, majd később az európai vízkészletek megőrzésére irányuló terv (2012) a vízügyi intézkedések hierarchiáját javasolja, figyelembe véve, hogy a sótalanításon keresztüli alternatív vízellátást végső megoldásként kell alkalmazni, amint a kereslet és a termelés hatékonyságának egyéb javítása már kimerült. Az erőforrás-hatékonyságról szóló közlemény (COM(2011) 21) célja az erőforrás-hatékony és alacsony szén-dioxid-kibocsátású gazdaságra való átállást támogató szakpolitikai keret létrehozása. A sótalanítást olyan lehetőségként említik, amely megoldást kínál a vízellátási problémákra, de növelheti a fosszilis tüzelőanyagok fogyasztását és az üvegházhatásúgáz-kibocsátást, ha nem megújuló energiával működik. Az EU célja, hogy 2050-re klímasemlegessé váljon – olyan gazdasággá, amely nulla nettó üvegházhatásúgáz-kibocsátással rendelkezik. Ez a célkitűzés az európai zöld megállapodás középpontjában áll, és összhangban van az EU Párizsi Megállapodás szerinti globális éghajlat-politikai fellépés iránti elkötelezettségével. Ehhez nagyobb energiahatékonyságú, megújuló energiával működő sótalanító üzemekre kell áttérni. 

A sótalanító üzemek végrehajtási ideje jellemzően 3–6 év, beleértve a tervezéstől az üzemeltetésig tartó valamennyi szakaszt.  

Az élettartam változó, és az alkalmazott technológiától függ; például az m embrane-okat 2-3 évente le kell cserélni.