Razsoljevanje

Razsoljevanje je postopek odstranjevanja soli iz morja ali somornice, da se lahko uporablja za vrsto namenov, primernih za uporabo, vključno s pitjem. Tako lahko prispeva k prilagajanju podnebnim spremembam v vseh okoliščinah, v katerih se pomanjkanje vode močno pojavlja in se lahko v prihodnosti še poslabša, tudi zaradi podnebnih sprememb. Vendar je razsoljevanje energetsko intenziven proces; da bi se izognili neustreznemu prilagajanju, je bistveno, da se razsoljevanje izvaja z uporabo obnovljivih virov energije. Poleg tega razsoljevanje povzroči stranski proizvod, slanico (koncentrirano raztopino soli), ki jo je treba ustrezno odstraniti, da se preprečijo škodljivi vplivi na morsko okolje. Zato bi bilo treba razsoljevanje uporabiti le, če druge okoljsko bolj trajnostne možnosti (npr. omejitve vode in racionalizacija vode, ponovna uporaba vode) niso na voljo ali jih ni mogoče izvesti. 

Tehnike razsoljevanja vključujejo: 

• tehnologije, ki jih poganja električna energija; Reverzna osmoza je najpogosteje uporabljena tehnika. Sestavljen je iz filtriranja vode z osmoznimi membranami, ki ločujejo sol od vode (SWRO). Voda za hranjenje je prisiljena skozi valjano membrano pod visokim tlakom. Druge tehnologije na električni pogon vključujejo mehansko parno kompresijo (MVC) in električno dializo (EDR). 
• Toplotno vodene tehnologije; pri postopku toplotne razsoljevanja se za izhlapevanje vode uporablja energija, ki se nato ponovno kondenzira. Toplotno vodene tehnologije vključujejo: večstopenjska bliskovna destilacija (MSF), večnamenska destilacija (MED), termična parna kompresija (TVC) in membranska destilacija (MD).  

Trenutno je po vsem svetu okoli 16.000 obratov za razsoljevanje s skupno globalno zmogljivostjo približno 95,37 milijona m3/dan in proizvodnjo slanice 141,5 milijona m3/dan. Trenutno se razsoljevanje večinoma uporablja na Bližnjem vzhodu in v severni Afriki (70 % svetovne zmogljivosti), v ZDA, vse bolj v Aziji in le v omejenem obsegu v Evropi (približno 10 % svetovne zmogljivosti). Vendar več južnih držav EU uporablja razsoljevanje za pomoč pri zadovoljevanju potreb po sladki vodi (Jones idr., 2019). 

V EU se majhen delež sladke vode pridobi z razsoljevanjem morske vode. Objekti EU lahko letno dobavijo do 2,89 milijarde m3 razsoljene vode (aktivna zmogljivost). 71 % proizvedene vode se porabi za javno oskrbo z vodo (2 milijardi m3, 4,2 % skupne porabe vode za javno oskrbo). 17 % razsoljene vode, proizvedene v EU, se uporablja v industriji, 4 % v elektrarnah in 8 % za namakanje. Obrati EU za razsoljevanje se večinoma nahajajo v sredozemskih državah, kjer bodo v prihodnosti najbolj potrebni: približno 1 200 obratov zagotavlja zmogljivost 2,37 milijarde m3 (82 % skupne zmogljivosti EU za razsoljevanje) (Magagna idr., 2019). 

V skladu z zakonodajo EU zaradi neobstoja obvezne presoje vplivov na okolje ni formalnega postopka posvetovanja za postavitev obrata za razsoljevanje. Na ravni držav se lahko sodelovanje deležnikov v projektih razsoljevanja zahteva s posebno veljavno nacionalno zakonodajo ali aktivira z neformalnimi postopki, npr. za skupno opredelitev najboljše lokacije obrata.

Razsoljevanje je še vedno energetsko najbolj intenzivna metoda čiščenja vode, ki jo je treba združiti z uporabo obnovljivih virov energije in povečanjem učinkovitosti pri rabi energije, da bi se izognili neustreznemu prilagajanju. 

Potrebe po električni energiji se razlikujejo glede na tehnologijo razsoljevanja, slanost vodnega vira in želeno stopnjo čistosti razsoljene vode ob koncu obdelave. Na splošno imajo tehnologije razsoljevanja membran, kot je reverzna osmoza (RO), nižje energetske potrebe kot toplotne tehnologije, kot je večstopenjska bliskavica (MSF). Za večsektorske sisteme je potrebnih približno 83–84 kWh/m 3 energije, za obsežne RO sisteme pa 3–5 kWh/m 3za slano vodo in 0,5–2,6 kWh/m 3 za somornico (Olsson, 2012 v Magagna idr., 2019). Posledično so operativni stroški visoki. Mednarodna agencija za energijo je ocenila, da naj bi se na svetovni ravni poraba energije pri razsoljevanju do leta 2040 zaradi povečanega povpraševanja po sladki vodi povečala za osemkrat (Mednarodna agencija za energijo, 2016). 

Raziskave se osredotočajo na povečanje energetske učinkovitosti postopka razsoljevanja in na povečanje uporabe čiste energije. Prakse, ki združujejo razsoljevanje z obnovljivimi viri energije, vključujejo: 

• Kombinacija razsoljevanja in proizvodnje toplotne energije, kjer se odpadna toplota iz elektrarne uporablja kot vir toplote za postopek razsoljevanja. 
• razsoljevanje na sončno energijo; ta možnost je zlasti primerna za bolj suhe in sončne regije, kot so Bližnji vzhod, severna Afrika in sredozemska Evropa. Julija 1988 je bil v raziskovalnem centru za sončno energijo Plataforma Solar de Almería na jugovzhodu Španije (García-Rodríguez in Gómez-Camacho, 2001) vzpostavljen prvi sistem destilacije z več učinki. 
• razsoljevanje na veter; na primer na grškem otoku Milos, kjer od leta 2007 deluje enota za razsoljevanje z vetrom. Enota ima kapaciteto 3.000 m 3/dan. 
• obrati za razsoljevanje, ki jih poganja energija morja; za Zelenortske otoke ob zahodni obali Afrike je na primer načrtovan sistem razsoljevanja, ki ga poganjajo valovi. Razvijalec trdi, da bo tako imenovana tovarna Wave20 proizvajala pitno vodo po tretjini cene konvencionalnih sistemov. 
• naprave za razsoljevanje, ki uporabljajo geotermalno energijo; ta vir energije lahko proizvaja električno energijo in toploto, zaradi česar je primeren za toplotno razsoljevanje in reverzno osmozo. Projekt na otoku Milos (Grčija) je dokazal izvedljivost geotermalne energije za razsoljevanje, pri čemer se je za lokalno skupnost po zelo nizkih stroških proizvedlo 1 920 m 3/dan sladke vode. 

Izpust slanice lahko negativno vpliva na lokalne morske ekosisteme, saj povečuje raven slanosti v morski vodi. Slanica, proizvedena s postopkom razsoljevanja, vsebuje kemikalije, uporabljene v fazi predobdelave. Ker je slanica težja od običajne morske vode, se kopiči na morskem dnu in ogroža vrste, ki so občutljive na raven slanosti. (Evropska agencija za okolje, 2012). Raziskave raziskujejo najboljši način za reševanje ali zmanjšanje okoljskih problemov, ki jih povzročata odvajanje in upravljanje slanice. Projekt LIFE ZELDA je na primer pokazal tehnično in ekonomsko izvedljivost strategij ravnanja s slanico, ki temeljijo na uporabi metateze z elektrodializo (EDM) in dragocenih procesov predelave spojin s končnim ciljem doseči proces ničelnega izpusta tekočine (ZLD). Slanica se lahko pretvori tudi v kemikalije, ki se lahko ponovno uporabijo v samem postopku razsoljevanja (Kumar idr., 2019). 

Glavni dejavniki stroškov so uporabljena tehnologija, stroški energije, velikost in konfiguracija obrata, kakovost napajalne vode in razsoljene vode ter zahteve glede okoljske skladnosti. Večina teh dejavnikov je specifične narave. Pomembni so tudi stroški prenosa in distribucije vode, obstajajo pa tudi stroškovne prednosti za obrate v bližini obale in na nizko ležečih zemljiščih (zaradi manjših potreb po energiji za prevoz navzgor; 100-metrsko vertikalno dvigalo je približno enako drago kot 100-kilometrski vodoravni prevoz). 

Na splošno so tehnologije toplotnega razsoljevanja, zlasti obrati z večsektorskimi gorivi, kapitalsko intenzivnejše od SWRO. Vendar so stroški vzdrževanja in obratovanja naprav SWRO za vsako enoto proizvodnje dvakrat višji od stroškov naprav MSF in trikrat višji od stroškov naprav MED. Za obe tehnologiji, zlasti pa za termoelektrarne, je energija daleč največja posamezna postavka tekočih stroškov. Kakovost izvorne vode (kot so slanost, temperatura in elementi biološkega obraščanja) vpliva na stroške, zmogljivost in trajnost, pa tudi na kakovost vode, ki jo je mogoče doseči s postopkom razsoljevanja. 

V sporočilu „Obravnavanje izziva pomanjkanja vode in suše v Evropski uniji“ iz leta 2007 in pozneje v načrtu za varovanje evropskih vodnih virov (2012) je predlagana hierarhija ukrepov v zvezi zvodo, saj bi bilo treba alternativno oskrbo z vodo z razsoljevanjem uporabiti kot zadnjo možnost, ko bo izčrpano drugo izboljšanje učinkovitosti povpraševanja in proizvodnje. Namen sporočila o učinkoviti rabi virov (COM(2011) 21) je ustvariti okvir za politike, ki bodo podpirale prehod na nizkoogljično gospodarstvo, gospodarno z viri. Razsoljevanje je omenjeno kot možnost, ki zagotavlja rešitev za težave z oskrbo z vodo, vendar lahko poveča porabo fosilnih goriv in emisije toplogrednih plinov, če se ne napaja z energijo iz obnovljivih virov. EU si prizadeva, da bi bila do leta 2050 podnebno nevtralna – gospodarstvo z ničelnimi neto emisijami toplogrednih plinov. Ta cilj je v središču evropskega zelenega dogovora in v skladu z zavezo EU svetovnim podnebnim ukrepom v okviru Pariškega sporazuma. Za to bo potreben prehod na obrate za razsoljevanje z večjo energijsko učinkovitostjo, ki bodo temeljili na energiji iz obnovljivih virov. 

Čas izvedbe obratov za razsoljevanje običajno znaša od 3 do 6 let, vključno z vsemi fazami od načrtovanja do obratovanja. 

Življenjska doba je spremenljiva in odvisna od uporabljene tehnologije; za primere m embranes je treba zamenjati vsakih 2-3 let.