Wielkie pragnienie milionów ludzi można będzie coraz łatwiej zaspokoić. Jak? Produkując wodę

W dziejach świata casus belli, czyli powód do wojny, stanowiły roszczenia terytorialne, bogactwa naturalne, ambicje dynastyczne, różnice wyznaniowe. Jednak jeżeli sytuacja szybko nie ulegnie zmianie, światu przybędzie jeszcze jeden powód: woda.

Według danych Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) w 2011 roku około 768 mln osób na świecie nie miało dostępu do czystej wody pitnej. Z tego powodu zmarło 3,6 mln ludzi. Według norm WHO dzienne minimalne zapotrzebowanie na wodę na osobę wynosi 20 litrów. 80 proc. ludzi niemających dostępu do wody żyje w Afryce.

Według ekspertów ONZ do 2025 roku zostaną zakłócone relacje między państwami leżącymi nad Nilem, rzeka będzie toczyła coraz mniej wody, tym samym rolnictwo Egiptu i Sudanu zacznie odczuwać dotkliwy brak wody. Egipt dysponuje dużym sztucznym akwenem – Jeziorem Nassera. Sudan tworzy podobny zbiornik między III i IV kataraktą, co zmieni układ hydrologiczny w rejonie obu państw. W takiej sytuacji o konflikt nietrudno.

Podobnie napięta sytuacja ma miejsce między Libanem, Syrią, Izraelem i Jordanią. Rzeka Jordan na wielu odcinkach jest granicą między tymi państwami. Wykorzystywanie wód rzeki do celów irygacyjnych doprowadziło do drastycznego obniżenia jej poziomu (a także poziomu Morza Martwego, które zasila) i w rezultacie do międzynarodowych sporów.

Brak wody może doprowadzić do otwartych wojen między dużymi afrykańskimi państwami

Brak wody może również doprowadzić do otwartych wojen między innymi dużymi afrykańskimi państwami. Krajom andyjskim zabraknie wody pitnej, na tym tle może dojść do międzypaństwowych konfliktów.

Dziś nie ma już wątpliwości, że naturalne zasoby wody pitnej są po prostu za małe jak na potrzeby współczesnej populacji Ziemi, która zdążyła przekroczyć 7 miliardów. Wraz z rozwojem przemysłu, rolnictwa, turystyki, poziomu higieny statystyczny mieszkaniec naszej planety zużywa coraz więcej słodkiej wody. Coraz więcej ludzi zamieszkuje na wybrzeżach, gdzie zasoby wód gruntowych, rzecznych są stosunkowo niewielkie. Okresy bez opadów w wielu regionach świata zdarzają się coraz częściej i trwają coraz dłużej.

W tej sytuacji wiele państw sięga po instalacje do odsalania wody. Stało się to cywilizacyjną koniecznością.

Iran rozpoczął budowę odsalarni nad Morzem Kaspijskim. Woda będzie tłoczona rurociągiem długości 150 km, poprowadzonym przez pasmo górskie Elbrus do 200-tysięcznego miasta Semnan.

Wkrótce pełną zdolność produkcyjną osiągnie chińska odsalarnia nad Morzem Żółtym. Rurociąg długości 230 km prowadzi ją do Pekinu. W 2015 roku instalacja będzie dostarczała milion metrów sześciennych słodkiej wody.

Odsalarnie różnej wielkości pracują już w 150 państwach. Na całym świecie dziennie dostarczają blisko 70 mln metrów sześc. słodkiej wody. Według danych Global Water Intelligence nad morzami i oceanami ulokowanych jest ponad 16 tys. instalacji odsalających, a nowe wciąż są projektowane.

Z najnowszą propozycją w tej dziedzinie wystąpili amerykańscy specjaliści z Associated Wind Developers. Pracują oni nad projektem Wind4Water. Chodzi o instalowanie w krajach, w których występuje duży deficyt słodkiej wody, systemu wiatraków prądotwórczych połączonych z instalacją do filtrowania i odsalania wody. Może ona pochodzić z mórz, jezior czy studni.

Instalacje oczyszczające będą zasilane prądem wytwarzanym przez wiatraki typu Aeronautica Windopower. Dostarczy je firma Water Management Group. Mają one wysokość od 50 do 65 metrów, ale wytwarzają tyle samo energii przy 23 obrotach na minutę – 750 kW. Wiatraki są łatwe do transportu i montażu, co sprawi, że bez szczególnych kłopotów można je będzie instalować w terenie pozbawionym infrastruktury drogowej.

W czasie gdy wiatr będzie silny, powstaną nadwyżki czystej wody magazynowane w specjalnych zbiornikach. Gdy wiatr osłabnie, mała ilość produkowanej energii elektrycznej będzie używana tylko do zasilania pomp tłoczących wodę do użytkowników.

W razie całkowitego braku wiatru zbiorniki wystarczą do zaspokojenia zapotrzebowania na wodę w ciągu jednego dnia. W razie przedłużającej się bezwietrznej pogody pompy zasilane będą energią z generatorów.

Associated Wind Developers przewiduje cztery modele odsalarni. Najmniejszy będzie dostarczał dziennie 1433 m sześc. wody pitnej, co zaspokoi potrzeby 15 tys. osób. Największa instalacja dostarczy 5732 m sześc., co wystarczy dla 115 tys. ludzi.

Pierwsza taka instalacja powstanie na jednej z wysepek w regionie Przylądka Zielonego w Senegalu. Instalacje odsalające Wind4Water będą działały na zasadzie zjawiska odwróconej osmozy.

Odsalanie słonej wody i oczyszczanie brudnej nie jest procesem skomplikowanym pod względem technologicznym, jest natomiast energochłonne, a zatem kosztowne. Litr morskiej wody zawiera przeciętnie 35 gramów różnych soli. Według norm WHO woda jest przydatna do celów spożywczych, jeżeli zawartość soli w litrze nie przekracza 0,5 g. Współczesna technologia umożliwia osiąganie takiego poziomu.

Jeszcze pod koniec XX wieku najbardziej rozpowszechnione było wielostopniowe destylowanie z wykorzystaniem gorącej pary – produktu ubocznego w elektrowniach na paliwa kopalne. Dlatego większość odsalarni na Bliskim Wschodzie, gdzie elektrownie zasilane są ropą, stosują do dziś tę technologię.

Obecnie metoda odwróconej osmozy zaczyna wypierać technologie destylacyjną. Wprawdzie jest ona znana od dawna, ale była trudna, dopiero po opanowaniu technologii produkcji trwałych i wydajnych błon filtracyjnych metoda ta stała się atrakcyjna.

W przyrodzie, w komórkach roślinnych i zwierzęcych występuje zjawisko osmozy, naturalnego wyrównywania stężenia płynów w sąsiednich komórkach. Polega ono na przenikaniu wody przez błonę komórkową z roztworu o stężeniu mniejszym do roztworu o stężeniu większym.

W technologii oczyszczania wody wykorzystywane jest zjawisko odwrotne, roztwór o stężeniu większym, czyli woda z solami, zabrudzona, przeciskana jest przez błonę, specjalną membranę, w ten sposób oczyszcza się i staje się roztworem o stężeniu mniejszym niż woda słona, brudna.

Inżynierowie z Massachusetts Institute of Technology postulują stosowanie błon z grafenu w procesie odwróconej osmozy. Grafen jest tzw. dwuwymiarową (grubości zaledwie jednego atomu) warstwą węgla. Substancja ta ma pory o średnicy poniżej nanometra (jednej miliardowej metra). Symulacja komputerowa wykazała, że odsalanie wody za pomocą takiej grafenowej błony byłoby 100-krotnie tańsze od dotychczas stosowanych metod.

Technologia odwróconej osmozy, udoskonalona przez specjalistów z kanadyjskiej firmy Saltworks Technologies, stosowana jest w chińskiej odsalarni w Zatoce Bo Hai nad Morzem Żółtym.

Budowa pochłonie równowartość blisko 50 mln euro. Ale kanadyjscy inżynierowie zapewniają, że uzyskanie jednego metra sześciennego słodkiej wody ich metodą wymaga zużycia 1 kWh zamiast 3,7 kWh – jak się dzieje w starszych odsalarniach.

W tej dziedzinie pomysł goni pomysł. Naukowcy z Uniwersytetu Ben Guriona w Ber Szewie w Izraelu skonstruowali odsalarnię wody zasilaną energią słoneczną. Dzięki temu na pustyni Negew w dolinie Arawa, na południe od Morza Martwego, w ramach Josefowitz Oasis Project powstaje sztuczna oaza. Rośliny będą uprawiane tam, gdzie obecnie jest pustynia. Membrany filtrują zasoloną wodę znajdującą się na głębokości kilkudziesięciu metrów pod pustynią.

Zresztą, w tej dziedzinie Izrael przoduje, fabryki słodkiej wody zaspokoją w 2015 roku 60 proc. zapotrzebowania na słodką wodę w tym kraju. Abraham Tenne, szef izraelskiego biura odsalania wody, przewiduje, że już w 2050 roku odsalarnie pokryją całe zapotrzebowanie w tym kraju.