English
Polska, tak jak wiele innych krajów, coraz częściej zmaga się z deficytem wody. Z powodu niewystarczającej retencji obfite opady spływają rzekami do morza i stają się niezdatne do zaspokojenia naszych potrzeb z uwagi na zasolenie. W wielu miejscach na świecie wdrażane są rozwiązania, które mają za zadanie uzdatnienie słonej wody. Czy odsalanie to dobry sposób na zapewnienie bezpieczeństwa wodnego w naszym kraju? W jakich warunkach najlepiej sprawdza się taka inwestycja?
Największe instalacje na świecie
Największa stacja uzdatniania wody morskiej na świecie znajduje się w Ras Al-Khair, w Arabii Saudyjskiej. W obiekcie tym produkuje się 1 mln m3 wody dziennie. W instalacji zastosowano technologię wielostopniowej destylacji rzutowej połączonej z odwróconą osmozą [1]. Energię do tego procesu wytwarza położona obok elektrownia o mocy 2400 MW. Do obsługi całego kompleksu potrzeba aż 3,5 tys. pracowników. Królestwo Arabii Saudyjskiej odsala 20 proc. pozyskiwanej w ten sposób wody i jest liderem na rynku. Taka pozycja wynika z dużych potrzeb lokalnych, ale także z możliwości korzystania z własnych paliw kopalnych do produkcji energii na potrzeby uzdatniania wody.
Odsalanie wody morskiej w Europie
Kraje europejskie również korzystają z podobnych technologii. Instalacje powstały już w Wielkiej Brytanii i we Francji, głównie na wyspach i w regionach przybrzeżnych, gdzie zasoby wody słodkiej są ograniczone i nie zaspokajają wysokiego zapotrzebowania. Kilka działa też na przykład na Korsyce. Dostarczają wodę pitną dla około 100 tys. mieszkańców. Jednak najwięcej instalacji znajdziemy w Hiszpanii. Nie są to tak duże zakłady odsalania jak na Bliskim Wschodzie, ale jest ich już ok. 800. W ciągu jednego dnia produkują 5 mln l wody pitnej. Jest to efekt ponad 50 lat pracy nad rozwijaniem polityki wodnej oraz technologii odsalania wody morskiej.
W ostatnich latach występowanie długich okresów suszy zmusiło Hiszpanów do pełniejszego wykorzystania istniejących już instalacji, takich jak Llobregat w Barcelonie. Ma ona wydajność do 200 mln l dziennie. Do 2021 r. odsalanie wody w tym mieście zaspokajało jedynie 3 proc. zapotrzebowania, a teraz jest to już 33 proc. Wpływ zmiany klimatu wyraźnie zaznacza się w rosnącym udziale wody słodkiej z różnych, wcześniej wykorzystywanych w niewielkim stopniu źródeł.
Izrael – potentat technologii odsalania
Odsalanie wody morskiej to branża, w której liderem jest Izrael. Dlaczego? Ponieważ już od lat przeznacza fundusze na rozwój tej metody. Izraelczycy mają świadomość, że muszą inwestować w pozyskiwanie wody słodkiej, ponieważ w ich kraju jest ona dobrem deficytowym. Teraz działa tam kilkaset firm zajmujących się technologią odsalania, o łącznej wartości 2 mld dol.
Z instalacji odsalających pochodzi 80 proc. wody dostępnej w Izraelu. Nie jest to jednak ekonomiczne rozwiązanie. Cena odsolenia 1 m3 wody wynosi ok. 70 centów, ale odbiorca płaci za nią trzy razy więcej – 2,22 dolara (dane z 2022 r.), a i tak jest to jedna z najniższych na świecie stawek za wodę pitną pozyskiwaną z morza. Największy zakład to Sorek, położony 15 km od Tel Awiwu, który produkuje ponad 600 tys. m3 wody pitnej dziennie w systemie odwróconej osmozy. Jego budowa kosztowała 500 mln dol.
Proces odsalania na przestrzeni lat
Pierwsze duże zakłady odsalania zostały zbudowane w latach 60. XX w., jednak energochłonność i wysokie koszty procesu sprawiały, że nie wykorzystywano ich na dużą skalę. Z czasem, w miarę wzrostu liczby ludności w miejscach dotkniętych niedoborem wody, takich jak Chiny, Indie, Afryka Południowa i Stany Zjednoczone, odsalanie stało się koniecznością. Również zmiana klimatu przyczynia się do występowania suszy w regionach do tej pory zasobnych w wodę.
Rozwój technologii sprawia, że odsalanie wody morskiej staje się tańsze w stosunku do kosztów tego procesu w początkowych latach jego stosowania. W ciągu ostatnich trzech dekad wartość ta spadła o ponad połowę, a ilość instalacji wzrosła trzykrotnie. Obecnie funkcjonuje ponad 16 tys. zakładów odsalania w 177 krajach na całym świecie.
Kontrowersje wzbudza fakt, że produkcja odsolonej wody pochłania dużo energii. Najczęściej pochodzi ona ze spalania paliw kopalnych. Co prawda powstają już inwestycje łączące odsalanie z odnawialnymi źródłami energii, np. z paneli słonecznych lub farm wiatrowych, ale na ten moment są to sytuacje wyjątkowe. Eksperci patrzą z niepokojem na wzrost znaczenia instalacji: odsalanie wody jako sposób na suszę wywołaną zmianą klimatu emituje więcej gazów cieplarnianych, przyczyniając się do pogłębiania globalnego ocieplenia.
Problematyczne pozostaje również wyrzucanie do morza produktu ubocznego całego procesu, czyli solanki. W dużym stężeniu może ona wpływać negatywnie na ekosystemy. Poza tym, wraz z wodą morską do instalacji zasysane są ryby i inne organizmy, które stają się ofiarami procesu produkcyjnego. Dlatego, biorąc pod uwagę ekonomiczne i ekologiczne koszty tej technologii, odsalanie wody morskiej stosuje się tylko tam, gdzie naprawdę trudno o inne źródła słodkiej wody.
Odsalanie wody morskiej w Polsce
W Polsce nie powstała jeszcze instalacja odsalająca wodę morską na cele komunalne, ale mamy już osiągnięcia w dziedzinie takich technologii. Startup Nanoseen opracował proces błyskawicznego, taniego i bezemisyjnego uzdatniania wody morskiej, który wykorzystuje nanomembrany oraz grawitację. Filtracja trwa od 2 do 5 minut. Węglowe nanomembrany można regenerować aż do 10 razy, a po zużyciu ulegają biodegradacji. Mogą absorbować różnego rodzaju zanieczyszczenia oraz znaleźć zastosowanie zarówno w małych urządzeniach przenośnych, jak i na skalę przemysłową. Technologia jest nadal w fazie rozwoju, ale do startupu już zgłaszają się inwestorzy.
W naszym kraju działa stacja odsalania wody na potrzeby przemysłu. Grupa Azoty Police w 2019 r. rozpoczęła budowę takiej instalacji dla własnego zakładu. Gdy poziom wody w Odrze obniża się, zasolona woda z Bałtyku wpływa do jej ujścia. Aby ujmowana przez zakład woda z rzeki, której zasolenie w związku z tym wzrasta, nie powodowała problemów technologicznych i nie wymagała stosowania dużej ilości chemikaliów, wybudowano stację jej uzdatniania.
Odsalanie wody morskiej dla elektrowni jądrowej
Odsalanie wody morskiej będzie rozwiązaniem zastosowanym na potrzeby pierwszej polskiej elektrowni jądrowej. Ma ona powstać na Pomorzu, a układ chłodzenia zaopatrywany będzie w wodę z Bałtyku.
W raporcie oceny oddziaływania na środowisko stwierdzono, że zapotrzebowanie na wodę w fazach eksploatacji elektrowni zależy od rodzaju zastosowanego układu chłodzenia. Woda morska będzie odsalana lub wykorzystywana bezpośrednio, w zależności od wybranego rozwiązania. Obecnie budowa elektrowni jest w fazie projektu, więc na wiążące informacje musimy jeszcze poczekać.
Czy powinniśmy pozyskiwać wodę z Morza Bałtyckiego?
Po analizie powyższych informacji można dojść do wniosku, że odsalanie wody z Bałtyku nie jest obecnie najlepszym rozwiązaniem problemów z niedoborem słodkiej wody w Polsce. To prawda, że doskwierają nam okresowe deficyty, ale sytuacja nie jest jeszcze tak krytyczna, jak w krajach Zatoki Perskiej czy w Hiszpanii. Wysokie koszty, duże zużycie energii i wytwarzanie toksycznej solanki powodują, że odsalanie wody morskiej nie jest opłacalną formą zabezpieczenia zapasów dla mieszkańców naszego kraju.
Warto jednak zauważyć, że stosowanie takiej technologii w przemyśle może umożliwić niektórym zakładom stosowanie wody morskiej zamiast słodkiej. Obecność soli utrudnia procesy technologiczne i powoduje korozję metalowych elementów maszyn, a odsalanie umożliwi korzystanie z niej w procesach produkcyjnych. Dlatego możliwe, że niedługo więcej nadmorskich zakładów przemysłowych pójdzie w ślady pioniera z Polic i zainwestuje w odsalanie wody morskiej.
[1] Odwrócona osmoza to proces, w którym wykorzystuje się membranę osmotyczną, by usunąć z wody zanieczyszczenia i substancje organiczne, pozostawiając ją czystą i krystaliczną.
