Desalinizacija

Gėlinimas yra druskos pašalinimo iš jūros ar sūraus vandens procesas, kad ją būtų galima naudoti įvairiems "tinkamiems naudoti" tikslams, įskaitant gėrimą. Taigi jis gali prisidėti prie prisitaikymo prie klimato kaitos visomis aplinkybėmis, kai labai trūksta vandens ir ateityje jis gali dar labiau trūkti, be kita ko, dėl klimato kaitos. Tačiau gėlinimas yra daug energijos reikalaujantis procesas; siekiant išvengti netinkamo prisitaikymo, labai svarbu, kad gėlinimas būtų atliekamas naudojant atsinaujinančiąją energiją. Be to, gėlinimas sukuria šalutinį produktą, sūrymą (koncentruotą druskos tirpalą), kuris turi būti tinkamai pašalintas, kad būtų išvengta neigiamo poveikio jūros aplinkai. Taigi gėlinimas turėtų būti taikomas tik tuo atveju, jei nėra kitų aplinkos atžvilgiu tvaresnių galimybių (pvz., vandens apribojimų ir vandens normavimo, pakartotinio vandens naudojimo) arba jų neįmanoma įgyvendinti. 

Gėlinimo metodai apima: 

• Elektra varomos technologijos; Atvirkštinis osmosas yra dažniausiai naudojama technika. Jį sudaro filtravimo vanduo su osmoso membranomis, kurios atskiria druską nuo vandens (SWRO). Pašarų vanduo yra priverstas per suvyniotą membraną esant aukštam slėgiui. Kitos elektra varomos technologijos yra mechaninis garų suspaudimas (MVC) ir elektrinė dializė (EDR). 
• Termiškai orientuotos technologijos; terminio gėlinimo procese naudojama energija vandeniui išgarinti ir vėliau vėl kondensuoti. Termiškai orientuotos technologijos apima: daugiapakopis staigusis distiliavimas (MSF), daugiaveiksnis distiliavimas (MED), terminis garų suspaudimas (TVC) ir membraninis distiliavimas (MD).  

Šiuo metu visame pasaulyje yra apie 16 000 gėlinimo įrenginių, kurių bendras pasaulinis veiklos pajėgumas yra maždaug 95,37 mln. m3 per dieną, o sūrymo gamyba – 141,5 mln. m3 per dieną. Šiuo metu gėlinimas daugiausia naudojamas Artimuosiuose Rytuose ir Šiaurės Afrikoje (70 proc. pasaulinių pajėgumų), JAV, vis dažniau Azijoje ir tik ribotai Europoje (apie 10 proc. pasaulinių pajėgumų). Tačiau kelios pietinės ES šalys naudoja gėlinimą, kad padėtų patenkinti gėlo vandens poreikius (Jones et al., 2019). 

ES nedidelė gėlo vandens dalis gaunama gėlinant jūros vandenį. ES įrenginiai gali tiekti iki 2,89 mlrd. m3 nudruskinto vandens per metus (aktyvusis pajėgumas). 71 proc. pagaminto vandens sunaudojama viešajam vandens tiekimui (2 mlrd. m3, 4,2 proc. viso viešojo vandens). 17 proc. ES pagaminto gėlinto vandens naudojama pramonėje, 4 proc. elektrinėse ir 8 proc. drėkinimui. ES gėlinimo įrenginiai daugiausia yra Viduržemio jūros regiono šalyse, kuriose jų labiausiai reikės ateityje: maždaug 1 200 įrenginių pajėgumai sudaro 2,37 mlrd. m3 (82 proc. visų ES gėlinimo pajėgumų) (Magagna et al., 2019). 

Pagal ES teisės aktus, nesant privalomo PAV, nėra oficialaus konsultavimosi proceso dėl gėlinimo įrenginio statybos. Šalių lygmeniu suinteresuotųjų subjektų dalyvavimas gėlinimo projektuose gali būti reikalaujamas pagal konkrečius galiojančius nacionalinės teisės aktus arba aktyvuojamas vykdant neoficialius procesus, pvz., siekiant bendrai nustatyti geriausią gamyklos vietą.

Gėlinimas vis dar yra daugiausiai energijos reikalaujantis vandens valymo metodas, todėl, siekiant išvengti netinkamo prisitaikymo, jį reikia derinti su atsinaujinančiųjų energijos išteklių naudojimu ir energijos vartojimo efektyvumo didinimu. 

Elektros energijos poreikiai skiriasi priklausomai nuo gėlinimo technologijos, vandens šaltinio druskingumo ir pageidaujamo nudruskinto vandens grynumo lygio apdorojimo pabaigoje. Apskritai membraninių gėlinimo technologijų, pvz., atvirkštinio osmoso (RO), energijos poreikis yra mažesnis nei terminių technologijų, pvz., daugiapakopės blykstės (MSF). DSP sistemoms reikia maždaug 83–84 kWh/m 3 energijos, o didelio masto RO sistemoms reikia 3–5 kWh/m 3 sūriam vandeniui ir 0,5–2,6 kWh/m 3 sūriam vandeniui (Olsson, 2012 m., Magagna et al, 2019 m.). Todėl veiklos sąnaudos yra didelės. Tarptautinė energetikos agentūra apskaičiavo, kad pasauliniu lygmeniu dėl padidėjusios gėlo vandens paklausos iki 2040 m. gėlinimo energijos suvartojimas turėtų padidėti aštuonis kartus (Tarptautinė energetikos agentūra, 2016 m.). 

Moksliniais tyrimais daugiausia dėmesio skiriama gėlinimo proceso energijos vartojimo efektyvumo didinimui ir švarios energijos naudojimo didinimui. Praktika, pagal kurią gėlinimas derinamas su atsinaujinančiųjų išteklių energija, apima: 

• gėlinimo ir šiluminės energijos gamybos derinys, kai elektrinės atliekinė šiluma naudojama kaip gėlinimo proceso šilumos šaltinis. 
• Saulės energija varomas gėlinimas; ši galimybė ypač tinka sausesniems ir saulėtesniems regionams, pavyzdžiui, Artimiesiems Rytams, Šiaurės Afrikai ir Viduržemio jūros Europai. 1988 m. liepos mėn. Ispanijos pietryčiuose esančiame saulės energijos tyrimų centre Plataforma Solar de Almería (García-Rodríguez ir Gómez-Camacho, 2001 m.) buvo įdiegta pirmoji daugiaefektinė saulės energijos distiliavimo sistema. 
• Vėjo energija varomas gėlinimas; pavyzdžiui, Graikijos Milo saloje, kurioje nuo 2007 m. veikia vėjo gėlinimo įrenginys. Įrenginio pajėgumas yra 3000 m 3per dieną. 
• gėlinimo įrenginiai, varomi jūros energija; pavyzdžiui, prie vakarinės Afrikos pakrantės Žaliajame Kyšulyje planuojama įrengti bangomis varomą gėlinimo sistemą. Plėtotojas teigia, kad vadinamoji "Wave20" elektrinė gamins geriamąjį vandenį už trečdalį įprastų sistemų kainos. 
• gėlinimo įrenginiai, naudojantys geoterminę energiją; šis energijos šaltinis gali gaminti elektros energiją ir šilumą, todėl jis tinka tiek terminiam gėlinimui, tiek atvirkštiniam osmosui. Įgyvendinant projektą Milo saloje (Graikija) įrodytas gėlinimui skirtos geoterminės energijos gyvybingumas, nes vietos bendruomenei labai mažomis sąnaudomis per dieną pagaminama 1 920 m3 gėlo vandens. 

Sūrymo nuotekos gali daryti neigiamą poveikį vietos jūrų ekosistemoms, nes padidina jūros vandens druskingumo lygį. Sūryme, pagamintame gėlinimo proceso metu, yra cheminių medžiagų, naudojamų parengiamojo apdorojimo etape. Kadangi sūrymas yra sunkesnis nei įprastas jūros vanduo, jis kaupiasi jūros dugne ir kelia grėsmę rūšims, kurios yra jautrios druskingumo lygiui. (EEE, 2012 m.). Moksliniai tyrimai tiria geriausią būdą išspręsti ar sumažinti aplinkos problemas, kurias sukelia sūrymo išleidimas ir valdymas. Pavyzdžiui, LIFE ZELDA projektas parodė techninį ir ekonominį sūrymo valdymo strategijų, grindžiamų elektrodializės metatezės (EDM) ir vertingų junginių regeneravimo procesų naudojimu, įgyvendinamumą, siekiant galutinio tikslo – užtikrinti nulinio skysčio išleidimo (ZLD) procesą. Sūrymas taip pat gali būti paverstas cheminėmis medžiagomis, kurias galima pakartotinai naudoti pačiame gėlinimo procese (Kumar et al., 2019). 

Pagrindiniai sąnaudų veiksniai yra naudojamos technologijos, energijos sąnaudos, įrenginių dydis ir konfigūracija, pašarinio vandens ir nudruskinto vandens kokybė ir aplinkosaugos reikalavimų laikymasis. Dauguma šių veiksnių yra specifinio pobūdžio. Vandens perdavimo ir paskirstymo sąnaudos taip pat yra svarbios, o netoli kranto ir žemumose esančios elektrinės turi sąnaudų pranašumų (dėl mažesnių energijos poreikių transportui į viršų; 100 metrų vertikalus keltuvas yra maždaug toks pat brangus kaip 100 kilometrų horizontalus transportas). 

Apskritai terminio gėlinimo technologijos, ypač JSP gamyklos, reikalauja daugiau kapitalo nei SWRO. Tačiau SWRO jėgainių išlaikymo ir eksploatavimo sąnaudos kiekvienam produkcijos vienetui yra dvigubai didesnės nei MSF jėgainių ir tris kartus didesnės nei MED jėgainių. Abiejų technologijų, ypač šiluminių jėgainių, atveju energija yra toli gražu didžiausia pasikartojančių išlaidų dalis. Išteklių vandens kokybė (pvz., druskingumas, temperatūra ir biologinio užteršimo elementai) turi įtakos sąnaudoms, našumui ir patvarumui, taip pat vandens kokybei, kurią galima pasiekti gėlinimo procesu. 

2007 m. komunikate „Vandens trūkumo ir sausrų problemos Europos Sąjungoje sprendimas“, o vėliau Europos vandens išteklių išsaugojimo metmenyse (2012 m.) siūloma vandens priemonių hierarchija, atsižvelgiant į tai, kad alternatyvus vandens tiekimas gėlinant vandenį turėtų būti naudojamas kaip kraštutinė priemonė, kai tik bus išnaudotas kitas paklausos ir gamybos efektyvumo didinimo būdas. Komunikatu dėl efektyvaus išteklių naudojimo (COM (2011) 21) siekiama sukurti politikos, kuria remiamas perėjimas prie efektyvaus išteklių naudojimo ir mažo anglies dioksido kiekio technologijų ekonomikos, sistemą. Gėlinimas minimas kaip galimybė išspręsti vandens tiekimo problemas, tačiau jis gali padidinti iškastinio kuro suvartojimą ir išmetamą šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį, jei jis nėra varomas atsinaujinančiųjų išteklių energija. ES siekia iki 2050 m. neutralizuoti poveikį klimatui – sukurti ekonomiką, kurioje grynasis išmetamas šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis būtų nulinis. Šis tikslas yra Europos žaliojo kurso pagrindas ir atitinka ES įsipareigojimą imtis pasaulinių klimato politikos veiksmų pagal Paryžiaus susitarimą. Tam reikės pereiti prie atsinaujinančiąja energija grindžiamų gėlinimo įrenginių, kurių energijos vartojimo efektyvumas būtų didesnis. 

Gėlinimo įrenginių įgyvendinimo laikas paprastai svyruoja nuo 3 iki 6 metų, įskaitant visus etapus nuo planavimo iki eksploatavimo. 

gyvavimo trukmė yra kintama ir priklauso nuo naudojamos technologijos; Pavyzdžiui, m embranai turi būti keičiami kas 2-3 metus.