Ontzilting

Ontzilting is het proces waarbij zout uit zeewater of brak water wordt verwijderd om het bruikbaar te maken voor een reeks 'geschikt voor gebruik'-doeleinden, waaronder drinken. Het kan dus bijdragen tot aanpassing aan de klimaatverandering in al die omstandigheden waarin waterschaarste ernstig voorkomt en in de toekomst kan worden verergerd, ook als gevolg van de klimaatverandering. Ontzilting is echter een energie-intensief proces; Om onaangepastheid te voorkomen, is het van essentieel belang dat ontzilting plaatsvindt met behulp van hernieuwbare energie. Bovendien produceert ontzilting een bijproduct, pekel (een geconcentreerde zoutoplossing), dat naar behoren moet worden verwijderd om nadelige gevolgen voor het mariene milieu te voorkomen. Ontzilting mag dus alleen worden toegepast als andere, ecologisch duurzamere opties (bv. waterbeperkingen en waterrantsoenering, hergebruik van water) niet beschikbaar zijn of niet kunnen worden uitgevoerd. 

Ontziltingstechnieken omvatten: 

• Elektrisch aangedreven technologieën; Omgekeerde osmose is de meest gebruikte techniek. Het bestaat uit het filteren van water met osmosemembranen die zout scheiden van water (SWRO). Voederwater wordt onder hoge druk door het opgerolde membraan geperst. Andere elektrisch aangedreven technologieën zijn mechanische dampcompressie (MVC) en elektrische dialyse (EDR). 
• Thermisch aangedreven technologieën; het thermische ontziltingsproces gebruikt energie om water te verdampen en vervolgens opnieuw te condenseren. Thermisch aangedreven technologieën omvatten: meertraps flashdestillatie (MSF), multi-effectdestillatie (MED), thermische dampcompressie (TVC) en membraandestillatie (MD).  

Er zijn momenteel ongeveer 16.000 ontziltingsinstallaties wereldwijd, met een totale wereldwijde operationele capaciteit van ongeveer 95,37 miljoen m3/dag en een pekelproductie van 141,5 miljoen m3/dag. Momenteel wordt ontzilting grotendeels gebruikt in het Midden-Oosten en Noord-Afrika (70% van de mondiale capaciteit), in de VS, in toenemende mate in Azië en slechts in beperkte mate in Europa (ongeveer 10% van de mondiale capaciteit). Verschillende zuidelijke EU-landen gebruiken echter ontzilting om in zoetwaterbehoeften te voorzien (Jones et al., 2019). 

In de EU wordt een klein deel van het zoetwater verkregen door ontzilting van zeewater. EU-installaties kunnen tot 2,89 miljard m3 ontzilt water per jaar leveren (actieve capaciteit). 71% van het geproduceerde water wordt gebruikt voor openbare watervoorziening (2 miljard m3, 4,2% van het totale water dat in de openbare voorziening wordt gebruikt). 17 % van het ontzilte water dat in de EU wordt geproduceerd, wordt gebruikt voor industriële toepassingen, 4 % in elektriciteitscentrales en 8 % voor irrigatie. De ontziltingsinstallaties van de EU bevinden zich voornamelijk in de mediterrane landen, waar ze in de toekomst het meest nodig zullen zijn: ongeveer 1.200 installaties hebben een capaciteit van 2,37 miljard m3 (82 % van de totale ontziltingscapaciteit van de EU) (Magagna et al, 2019). 

Volgens de EU-wetgeving is er bij het ontbreken van een verplichte MEB geen formeel raadplegingsproces voor de bouw van een ontziltingsinstallatie. Op het niveau van landen kan de betrokkenheid van belanghebbenden bij ontziltingsprojecten worden vereist door de bestaande specifieke nationale wetgeving of worden geactiveerd via informele processen, bijvoorbeeld om samen de beste locatie van een installatie te bepalen.

Ontzilting is nog steeds de meest energie-intensieve waterbehandelingsmethode en om onaangepastheid te voorkomen, moet het worden gecombineerd met het gebruik van hernieuwbare energiebronnen en het verhogen van de efficiëntie van het energieverbruik. 

De elektriciteitsbehoeften variëren afhankelijk van de ontziltingstechnologie, het zoutgehalte van de waterbron en het gewenste zuiverheidsniveau van het ontzilte water aan het einde van de behandeling. Over het algemeen hebben membraanontziltingstechnologieën zoals omgekeerde osmose (RO) lagere energiebehoeften dan thermische technologieën zoals multi-stage flash (MSF). AZG-systemen hebben ongeveer 83-84 kWh/m 3 aan energie nodig, terwijl grootschalige RO-systemen 3-5 kWh/m 3nodig hebben voor zout water en 0,5-2,6 kWh/m 3 voor brak water (Olsson, 2012 in Magagna et al, 2019). Hierdoor zijn de operationele kosten hoog. Volgens ramingen van het Internationaal Energieagentschap zal het energieverbruik van ontzilting op mondiaal niveau tegen 2040 naar verwachting verachtvoudigen als gevolg van de toegenomen vraag naar zoet water (Internationaal Energieagentschap, 2016). 

Het onderzoek richt zich op het verhogen van de energie-efficiëntie van het ontziltingsproces en op het verhogen van het gebruik van schone energie. Praktijken die ontzilting combineren met hernieuwbare energie zijn onder meer: 

• Combinatie van ontzilting en thermische energieopwekking, waarbij afvalwarmte van de energiecentrale wordt gebruikt als warmtebron voor het ontziltingsproces. 
• door zonne-energie aangedreven ontzilting; deze optie is met name geschikt voor drogere en zonnigere regio's, zoals het Midden-Oosten, Noord-Afrika en het Middellandse-Zeegebied. In juli 1988 werd het eerste distillatiesysteem met meerdere effecten op zonne-energie ingevoerd in het Plataforma Solar de Almería, een onderzoekscentrum voor zonne-energie in het zuidoosten van Spanje (García-Rodríguez en Gómez-Camacho, 2001). 
• ontzilting door de wind; bijvoorbeeld op het Griekse eiland Milos, waar sinds 2007 een ontziltingseenheid op basis van wind operationeel is. De unit heeft een capaciteit van 3.000 m 3/dag. 
• ontziltingsinstallaties met door de zee opgewekte energie; een door golven aangedreven ontziltingssysteem is bijvoorbeeld gepland voor Kaapverdië, voor de westkust van Afrika. De ontwikkelaar beweert dat de zogenaamde Wave20-fabriek drinkwater zal produceren tegen een derde van de prijs van conventionele systemen. 
• ontziltingsinstallaties die geothermische energie gebruiken; deze energiebron kan elektriciteit en warmte opwekken, waardoor deze geschikt is voor zowel thermische ontzilting als omgekeerde osmose. Een project op het eiland Milos (Griekenland) bewees de levensvatbaarheid van geothermische energie voor ontzilting en produceerde 1.920 m 3/dag zoet water voor de lokale gemeenschap tegen zeer lage kosten. 

De lozing van pekel kan een negatief effect hebben op lokale mariene ecosystemen, omdat het zoutgehalte in zeewater hierdoor toeneemt. Pekel die door het ontziltingsproces wordt geproduceerd, bevat chemische stoffen die tijdens de voorbehandelingsfase worden gebruikt. Omdat pekel zwaarder is dan normaal zeewater, hoopt het zich op de zeebodem op en bedreigt het soorten die gevoelig zijn voor het zoutgehalte. (EEA, 2012). Onderzoek is het onderzoeken van de beste manier om milieuproblemen veroorzaakt door pekellozing en -beheer op te lossen of tot een minimum te beperken. Zo heeft het LIFE ZELDA-project de technische en economische haalbaarheid aangetoond van strategieën voor pekelbeheer op basis van het gebruik van elektrodialysemetathese (EDM) en waardevolle processen voor de terugwinning van verbindingen met als einddoel het bereiken van een nulproces voor vloeibare lozing (ZLD). Pekel kan ook worden omgezet in chemische stoffen die kunnen worden hergebruikt in het ontziltingsproces zelf (Kumar et al., 2019). 

De belangrijkste oorzaken van de kosten zijn de gebruikte technologie, de energiekosten, de omvang en configuratie van de installatie, de kwaliteit van het voederwater en van het ontzilt water, en de naleving van de milieueisen. De meeste van deze factoren zijn site-specifiek van aard. De kosten van vervoer en distributie van water zijn ook belangrijk, en er zijn kostenvoordelen voor installaties in de buurt van de kust en op laaggelegen grond (als gevolg van lagere energiebehoeften voor vervoer naar boven; een verticale lift van 100 meter is ongeveer net zo duur als een horizontaal transport van 100 kilometer). 

Over het algemeen zijn technologieën voor thermische ontzilting, met name AZG-installaties, kapitaalintensiever dan SWRO. De onderhouds- en exploitatiekosten voor SWRO-installaties voor elke productie-eenheid zijn echter twee keer zo hoog als die van AZG-installaties en drie keer zo hoog als die van MED-installaties. Voor beide technologieën, maar vooral voor thermische installaties, is energie verreweg de grootste terugkerende kostenpost. De kwaliteit van het bronwater (zoals zoutgehalte, temperatuur en biofouling-elementen) is van invloed op de kosten, prestaties en duurzaamheid, maar ook op de waterkwaliteit die door het ontziltingsproces kan worden bereikt. 

In de mededeling "De aanpak van waterschaarste en droogte in de Europese Unie" van 2007 en later in de blauwdruk voor het behoud van de Europese watervoorraden (2012) wordt een hiërarchie van watermaatregelen voorgesteld, aangezien alternatieve watervoorziening door ontzilting als laatste redmiddel moet worden gebruikt zodra andere verbeteringen van de efficiëntie van vraag en productie zijn uitgeput. De mededeling over hulpbronnenefficiëntie (COM(2011) 21) heeft tot doel een kader te creëren voor beleid ter ondersteuning van de overgang naar een hulpbronnenefficiënte en koolstofarme economie. Ontzilting wordt genoemd als een optie die een oplossing biedt voor problemen met de watervoorziening, maar kan het verbruik van fossiele brandstoffen en de uitstoot van broeikasgassen doen toenemen als het niet wordt aangedreven door hernieuwbare energie. De EU wil tegen 2050 klimaatneutraal zijn – een economie met broeikasgasneutraliteit. Deze doelstelling staat centraal in de Europese Green Deal en is in overeenstemming met het engagement van de EU voor wereldwijde klimaatactie in het kader van de Overeenkomst van Parijs. Dit vereist een verschuiving naar door hernieuwbare energie aangedreven ontziltingsinstallaties met een hogere energie-efficiëntie. 

De uitvoeringstijd van ontziltingsinstallaties varieert doorgaans tussen 3 en 6 jaar, met inbegrip van alle fasen van planning tot exploitatie. 

De levensduur is variabel en afhankelijk van de gebruikte technologie; bijvoorbeeld m embranen moeten om de 2-3 jaar worden vervangen.