Afsöltun

Afsöltun er ferlið við að fjarlægja salt úr sjó eða ísöltu vatni til að gera það nothæft í ýmsum tilgangi, þar á meðal til drykkjar. Það getur þannig stuðlað að aðlögun að loftslagsbreytingum við allar aðstæður þar sem vatnsskortur á sér stað verulega og getur aukist í framtíðinni, einnig vegna loftslagsbreytinga. Hins vegar er afsöltun orkufrekt ferli; til að koma í veg fyrir maladaptation það er nauðsynlegt að afsöltun er gert með því að nota endurnýjanlega orku. Þar að auki framleiðir afsöltun aukaafurð, saltvatn (þykk saltlausn) sem verður að farga á réttan hátt til að koma í veg fyrir skaðleg áhrif á sjávarumhverfið. Því skal aðeins beita afsöltun ef aðrir umhverfislega sjálfbærir valkostir (t.d. vatnstakmarkanir og vatnsskömmtun, endurnotkun vatns) eru ekki tiltækir eða ekki er hægt að koma þeim í framkvæmd. 

Afsöltunartækni felur í sér: 

• Rafknúin tækni. andstæða himnuflæði er algengasta tæknin. Það samanstendur af síun vatns með himnuflæði himnur sem aðskilja salt úr vatni (SWRO). Fæða vatn er neydd í gegnum velt upp himnuna undir miklum þrýstingi. Önnur rafknúin tækni felur í sér vélræna gufuþjöppun (MVC) og rafgreiningu (EDR). 
• Hitadrifin tækni. varmahreinsunarferlið notar orku til að gufa upp vatn og þétta það síðan aftur. Hitadrifin tækni felur í sér: fjölþrepa blossaeiming (MSF), fjölvirk eiming (MED), hitaeiming gufu (TVC) og himnueiming (MD).  

Það eru nú um 16.000 afsöltunarstöðvar um allan heim, með heildarframleiðslugetu á heimsvísu um 95.37 milljónir m3 á dag og saltvatnsframleiðslu um 141.5 milljónir m3 á dag. Eins og er, er afsöltun að mestu notuð í Mið-Austurlöndum og Norður-Afríku (70% af alþjóðlegum getu), í Bandaríkjunum, í auknum mæli í Asíu, og aðeins að takmörkuðu leyti í Evrópu (um 10% af alþjóðlegum getu). Nokkur lönd í suðurhluta ESB nota hins vegar afsöltun til að mæta ferskvatnsþörfum (Jones et al., 2019). 

Í ESB fæst lítið brot af ferskvatni með afsöltun sjávar. Aðstaða ESB getur veitt allt að 2,89 milljarða m3 af afsaltuðu vatni á ári (virk getu). 71% af því vatni sem framleitt er í opinberum vatnsveitum er notað (2 milljarðar m3, 4,2% af heildarvatnsnotkun í opinberum vatnsveitum). 17% af afsöltuðu vatni sem framleitt er í ESB er notað til iðnaðar, 4% í virkjunum og 8% til áveitu. Afsöltunarstöðvar ESB eru aðallega staðsettar í Miðjarðarhafslöndum, þar sem þeirra verður aðallega þörf í framtíðinni: um 1.200 plöntur veita afkastagetu upp á 2.37 milljarða m3 (82% af heildarafsöltunargetu ESB) (Magagna et al, 2019). 

Samkvæmt löggjöf ESB er ekkert formlegt samráðsferli um stöðugleika afsöltunarstöðvar til að tryggja að ekki sé um skyldubundna mat á umhverfisáhættu að ræða. Á vettvangi landa er hægt að krefjast þátttöku hagsmunaaðila í afsöltunarverkefnum samkvæmt sértækri landslöggjöf sem er fyrir hendi eða virkja hana með óformlegum ferlum, t.d. til að bera kennsl á bestu staðsetningu stöðvar.

Afsöltun er enn orkufrekasta vatnsmeðhöndlunaraðferðin og til að koma í veg fyrir maladaptation þarf að sameina hana við notkun endurnýjanlegra orkugjafa og auka orkunýtni. 

Raforkuþörfin er breytileg eftir afsöltunartækni, seltu vatnsgjafans og æskilegri hreinleika afsaltaða vatnsins við lok meðhöndlunarinnar. Almennt hafa himnuhreinsunartækni eins og himnusíun (RO) lægri orkuþörf en hitauppstreymistækni eins og fjölþrepa flass (MSF). MSF kerfi þurfa u.þ.b. 83-84 kWh/m 3 af orku, en stór RO kerfi þurfa 3-5 kWh/m 3 fyrir saltvatn og 0,5-2,6 kWh/m 3 fyrir ísalt vatn (Olsson, 2012 í Magagna et al, 2019). Þess vegna er rekstrarkostnaður mikill. Alþjóðaorkumálastofnunin hefur áætlað að á heimsvísu muni orkunotkun afsöltunar aukast áttafalt fyrir árið 2040, vegna aukinnar eftirspurnar eftir ferskvatni (International Energy Agency, 2016). 

Rannsóknir beinast að því að auka orkunýtni afsöltunarferlisins og auka notkun hreinnar orku. Aðferðir sem sameina afsöltun og endurnýjanlega orku eru: 

• Samsetning afsöltunar- og varmaorkuframleiðslu þar sem frávarma frá orkuverinu er notaður sem varmagjafi fyrir afsöltunarferlið. 
• Sóldrifin afsöltun. Þessi valkostur hentar sérstaklega fyrir þurrari og sólríkari svæði, svo sem Mið-Austurlöndum, Norður-Afríku og Miðjarðarhafi Evrópu. Í júlí 1988, fyrsta sól multi-áhrif eimingarkerfi var sett á fót á Plataforma Solar de Almería, sól rannsóknarmiðstöð staðsett í suður-austur Spáni (García-Rodríguez og Gómez-Camacho, 2001). 
• Vindknúin afsöltun. til dæmis á grísku eyjunni Milos, þar sem vind-undirstaða afsöltun eining hefur verið starfrækt síðan 2007. Einingin hefur getu 3.000 m 3/ dag. 
• Afsöltunarver sem eru knúin sjómyndandi orku. Bylgjuknúið afsöltunarkerfi er t.d. skipulagt fyrir Grænhöfðaeyjar, undan vesturströnd Afríku. Framkvæmdaraðilinn heldur því fram að hin svokallaða Wave20 planta muni framleiða drykkjarvatn á þriðjungi af verði hefðbundinna kerfa. 
• Afsöltunarstöðvar sem nota jarðvarma. þessi orkugjafi getur framleitt rafmagn og hita, sem gerir það hentugur fyrir bæði hitauppstreymi og öfugt himnuflæði. Verkefni á eynni Milos (Grikklandi) sýndi fram á lífvænleika jarðvarma til afsöltunar og framleiddi 1,920 m 3/dag af ferskvatni fyrir nærsamfélagið með mjög litlum tilkostnaði. 

Útferð saltvatns getur haft neikvæð áhrif á staðbundin vistkerfi sjávar þar sem það eykur seltustig í sjó. Saltvatn, sem er framleitt með afsöltunarferlinu, inniheldur íðefni sem eru notuð í formeðhöndlunarfasanum. Þar sem saltvatn er þyngra en venjulegur sjór safnast það upp á sjávarbotninum, ógnandi tegundir sem eru viðkvæmar fyrir seltustigi. (EEA, 2012). Rannsóknir eru að rannsaka bestu leiðina til að leysa eða lágmarka umhverfisvandamál af völdum saltvatnslosunar og stjórnunar. Til dæmis sýndi LIFE ZELDA verkefnið fram á tæknilega og efnahagslega hagkvæmni saltvatnsstjórnunaráætlana sem byggjast á notkun metathesis með rafskiljun (EDM) og verðmætra samsettra endurheimtarferla með það að lokamarkmiði að ná núllvökvalosunarferli (ZLD). Einnig er hægt að breyta saltlegi í efni sem hægt er að endurnýta í afsöltunarferlinu sjálfu (Kumar et al., 2019). 

Helstu kostnaðarþættir eru sú tækni sem notuð er, orkukostnaður, stærð stöðvar og tilhögun, gæði fóðurvatns og afsalaðs vatns og kröfur um samræmi við umhverfiskröfur. Flestir þessara þátta eru staðarsértækir í náttúrunni. Kostnaður við flutning og dreifingu vatns er einnig mikilvægur og það eru kostnaðarkostir fyrir plöntur sem eru staðsettar nálægt ströndinni og á láglendi (vegna lægri orkuþarfar fyrir flutninga upp á við; 100 metra lóðrétt lyfta er um það bil eins dýr og 100 kílómetra lárétt flutningur). 

Á heildina litið, varma desalination tækni, einkum MSF plöntur, eru meira fjármagnsfrekar en SWRO. Hins vegar er viðhald og rekstrarkostnaður fyrir SWRO plöntur fyrir hverja framleiðslueiningu tvöfalt meiri en MSF plöntur og þrisvar sinnum meiri en MED plöntur. Fyrir báðar tækni, en sérstaklega fyrir varmaorkuver, er orka langt og í burtu stærsti staki liðurinn í endurteknum kostnaði. Gæði uppsprettuvatnsins (s.s. selta, hitastig og lífbrjótandi þættir) hafa áhrif á kostnað, afköst og endingu, en einnig vatnsgæðin sem hægt er að ná með afsöltunarferlinu. 

Í orðsendingunni „Að takast á við áskoranir vegna vatnsskorts og þurrka í Evrópusambandinu“ árið 2007 og síðar í „Blueprint to Safeguard Europe's water resources“ (2012) er lagt til stigveldi vatnsráðstafana s, að teknu tilliti til þess að nota ætti aðra vatnsveitu með afsöltun sem síðasta úrræði þegar búið er að ráða bót á aukinni skilvirkni í eftirspurn og framleiðslu. Í orðsendingunni um auðlindanýtni (COM(2011) 21) er stefnt að því að skapa ramma fyrir stefnur til að styðja við breytinguna í átt að auðlindanýtnu og kolefnissnauðu hagkerfi. Afsöltun er nefnd sem valkostur sem veitir lausn á vatnsveituvandamálum en það getur aukið notkun jarðefnaeldsneytis og losun gróðurhúsalofttegunda ef það er ekki knúið með endurnýjanlegri orku. ESB stefnir að því að vera loftslagshlutlaust fyrir árið 2050 – hagkerfi með nettó-núll losun gróðurhúsalofttegunda. Þetta markmið er kjarninn í Græna samkomulaginu í Evrópu og í samræmi við skuldbindingu ESB til hnattrænna loftslagsaðgerða samkvæmt Parísarsamningnum. Þetta mun krefjast tilfærslu í átt að endurnýjanlegum orkuknúnum afsöltunarstöðvum með meiri orkunýtni. 

Framkvæmdartími afsöltunarstöðva er venjulega á bilinu 3 til 6 ár, þ.m.t. allir áfangar frá áætlanagerð til rekstrar. 

Líftími er breytilegur og fer eftir þeirri tækni sem notuð er; fyrir dæmi m embranes þarf að skipta á 2-3 ára fresti.