Hogyan zajlik a tengervíz sótalanítása? Miért fontos? Milyen előnyei és hátrányai vannak?

A tengervíz sótalanítása milliónyi ember számára biztosít tiszta ivóvizet és emellett édesvizet az aszály sújtotta agrárium számára.

A tengervíz sótalanítása már az ókor óta ismert megoldás. Csak míg évezredekkel ezelőtt görög és római hajósok nyertek sótalanítással ivóvizet a tengerből, ma már milliók mindennapi túlélése múlik rajta.

Bár első, sőt második pillantásra is remek ötletnek tűnik a tengervíz sótalanításával megoldani az ivóvíz- és öntözővíz hiányt, ha alaposabban megnézzük, kiderül, nem minden Bikini-fenékig tejfel.

A világ mely pontjain alkalmazzák ezt a technikát már most is az ivóvíz előállítására?

Sótalanításnak, vagy deszalinizációnak nevezzük azt a kémiai folyamatot, amelynek során eltávolítjuk a sókat és egyéb ásványi anyagokat az emberi fogyasztásra alkalmatlan tengervízből, hogy ivóvízként hasznosítsuk, illetve egyéb célokra alkalmas édesvizet állítsunk elő.

Jelenleg világszerte mintegy 15 000 sótalanító üzem működik, elsősorban az Egyesült Arab Emírségekben, Szaúd-Arábiában és Izraelben.

A legnagyobb, már működő üzem a szaúdi Shoaiba komplexum, ez naponta több mint 880 millió liter édesvizet termel, a második helyen pedig szintén a szaúd-arábiai Al Jubail komplexum áll a maga napi 800 millió litert meghaladó kapacitásával.

Izrael (Soreq, 540 millió liter/nap) vagy Algéria (Magtaa, 500 millió liter/nap) csak a legnagyobbak mellett törpülnek el, hiszen önmagukban is hatalmas üzemek.

Az egyik legmodernebb üzem a Rijád vízfogyasztását támogató ras al-khairi sótalanító, amely 2014-ben kezdte meg a működését.

7,2 milliárd dollárba került a felépítése, viszont napi 728 millió liter édesvizet állít elő 3,5 millió ember számára. Hibrid üzemű, mert egyszerre alkalmaz többlépcsős gyorsdesztillációt (MSF) és fordított ozmózist (RO).

Szaúd-Arábia vízhiányára jellemző, hogy ez az üzem 467 kilométerre található a fővárostól – ekkora távolságban is megéri irgalmatlan pénzekért sótalanító üzemet létesíteni. A másik alternatíva a főváros elköltöztetése, a harmadik pedig a szomjhalál volna.

A Közel-Keleten kívül máshol is fokozódik a vízhiány

Ahogy a klímaváltozás mind erőteljesebbé válik, a vízhiány olyan, a Közel-Kelettől távoli helyeken is tartóssá vált, mint Észak-Amerika. Ausztrália régen se az áthatolhatatlan esőerdőiről volt híres, most viszont már sorra épülnek a sótalanító üzemek ott, ahol milliók élnek a tenger közelében.

Ráadásul maga a sótalanítási eljárás alapvetően rendkívül egyszerű, és kis léptékben, személyes fogyasztás szintjén akár mechanikus eszközökkel, pusztán a napsugárzás erejével végrehajtható. Ám ha milliókat kell naponta tiszta ivóvízzel ellátni, többre lesz szükség.

Hogyan zajlik a tengervíz sótalanítása?

A nagyobb léptékű sótalanítást már ténylegesen az ókori egyiptomiak és görögök kikísérletezték. Arisztotelész is feljegyezte, hogy ha tengervizet párologtat el, akkor a vízpára teljesen sómentes lesz, és lecsapódás után is megmarad édesvíznek.

A legelterjedtebb desztillációs alapú sótalanítási módszerek a hőenergiára épülő technológiák. Ide tartoznak a többlépcsős gyorsdesztilláció, a többszörös hatású desztilláció és a mechanikus gőzkompressziós eljárások.

Ezekben az eljárásokban a vizet hőenergia segítségével párologtatják el, és sok esetben vákuummal segítik a párologtatást, majd az elpárolgott vizet kondenzálják.

A termikus desztillációt az 1930-as évek óta használják a Közel-Keleten. Habár viszonylag egyszerű folyamatról beszélünk, ez a leginkább energiaigényes.

A tengervíz sótalanítására öt módszert használnak manapság

Öt kifejezéssel érdemes megismerkednie annak, akit a deszalinizáció technikája érdekel. Ezek a:

• BWRO = brakkvíz fordított ozmózis;
• MED = többszörös hatású desztilláció;
• MSF = többlépcsős gyorsdesztilláció;
• MVC = mechanikus gőzkompresszió;
• SWRO = tengervíz fordított ozmózis.

Mindegyikre igaz, hogy hatékonyan lehet velük édesvizet előállítani – a különbség az energiaigényben, a technológia összetettségében és a keletkező hulladék mennyiségében található.

Az egyes technológiák részletes bemutatásához érdemes ezt az angol nyelvű oldalt végigolvasni.

A grafikonon jól látható, hogy az egy köbméter édesvíz előállításához közel 25 kwh villamos energiára van szükség a többlépcsős gyorsdesztilláció (MSF) alkalmazásánál, míg a brakkvíz fordított ozmózis (BWRO) esetében közel nyolcszor ennyi ivóvizet lehet előállítani ugyanennyi energiából.

A fordított ozmózis a leghatékonyabb módszer

A fordított ozmózisos (RO) sótalanítás jelenleg a leghatékonyabb és legszélesebb körben alkalmazott technológia. Azonban a sós vizek ozmotikus nyomásának leküzdéséhez szükséges nyomás létrehozásához nagy mennyiségű energiára van szükség, és gyakran jelentős problémák merülnek fel a folyamatból származó sósvíz ártalmatlanításával kapcsolatban.

Jelenleg a fenntarthatóságra összpontosítanak a hagyományos alkalmazásokban, például a tengeri és brakkvíz-sótalanításban, valamint a kommunális és ipari szennyvíz-sótalanítási piacokon felmerülő lehetőségek feltárására.

Ausztráliában inkább kisebb üzemek működnek

A kenguruk és koalák földje mindig is meglehetősen száraz kontinens volt, ami viszont nem akadályozta meg az aranyásókat, hogy mesés vagyonra, de legalábbis napszúrásra tegyenek szert.

Már száz évvel ezelőtt kis, pár főnek elegendő édesvizet desztilláló, fatüzelésű lepárlókat működtettek. Manapság már 270, többségében kisléptékű sótalanító üzem működik, amelyekben tengervizet vagy brakkvizet alakítanak édesvízzé.

Tegyük hozzá, annyira nem apró létesítmények: első komolyabb tengervíz-sótalanító üzemet 2006-ban helyezték üzembe Perthben, amely évi 45 milliárd liter (napi 130 millió liter) ivóvíz előállítására képes az SWRO, azaz ’tengervíz fordított ozmózis’ (Seawater Reverse Osmosis) technológiával.

Miért problémás a módszer a tenger sótalanítása?

Bármelyik módszert is vesszük, mindegyiknél igaz, hogy kompromisszumok egész sorát kellett hozzájuk megkötni. A két legfőbb gondot az energiaigény és a súlyosan mérgező melléktermékek jelentik.

Emellett növelheti az üvegházhatású gázok kibocsátását, és súlyosbíthatja az az éghajlatváltozást, ha az édesvíz előállításához nem használnak megújuló energiaforrásokat. Ráadásul a tengeri élővilágnak is jelentős károkat okoznak az üzemek: mivel a part mentén működnek, ezért rengeteg tengeri állat pusztul el a folyamat során.

A sótalanítás mellékterméke az extrán sós folyadék

Aligha esik le bárki álla annak hallatán, hogy a deszalinizáció során kivont szilárd anyagok egy rendkívül sós vízként (brine) végzik, amit részben visszajuttatnak a természetbe, részben tárolókban helyeznek el.

Ha a melléktermék csak sót tartalmazna, már akkor is problémákat okozna, de ebben az iszapban megtaláljuk az előkezelő és tisztító vegyszerek maradványait, reakcióik melléktermékeit és a korrózióból származó nehézfémeket, kiváltképpen a termikus üzemeknél.

Márpedig a közel 17000 sótalanító üzem brine-ből elég tetemes mennyiséget állít elő: 142 millió köbmétert minden egyes nap. Ez 51,8 milliárd köbméter (51,8 köbkilométer) évente.

Miért kerülhet mégis egyre inkább előtérbe?

Amíg az embereknek, állatoknak és növényeknek inniuk és enniük kell, addig tiszta ivóvízre is szükség lesz.

Még ha az átlagember nekiállna minden lehetséges módon takarékoskodni a privát felhasználással, az agrárium vagy a nehézipar ettől még fokozódó mennyiségben igényli az ivóvizet: általában elmondható, hogy minél fejlettebb egy ország gazdasága, annál inkább az ipar igényli a vizet.

Európában például a teljes vízfogyasztás 15%-áért felelős csak a lakosság, az ipar 53%-ot, az agrárium pedig 32%-ot használ el.

A klímaváltozás és a lokális túlnépesedés a két legfőbb ok

Több tényező együttes hatása kényszeríti arra az egyes országokat, hogy sótalanító üzemeket építsenek és működtessenek.

A klímaváltozás velejárója sok régióban az egyre kevesebb tiszta ivóvíz, amit egyre több ember fogyaszt egyre nagyobb mértékben.

Globális túlnépesedés helyett sokkal pontosabb lokális túlnépesedésről beszélni. Még az olyan fogyatkozó lakosságú országokban, mint Magyarország is megfigyelhető, hogy egyes területei, jellemzően a főváros és a nagyvárosok, növekvő lakosságszámmal küzdenek – míg a vidék fokozatosan kiürül.

Ahol viszont nem áll rendelkezésre elegendő természetes forrású ivóvíz, ott muszáj ezt más forrásból megoldani.

Összességében nézve: jó vagy rossz dolog a tengervíz sótalanítása? Megoldást jelenthet-e az ivóvízhiányra? Vannak-e hátrányai is?

A tengervíz sótalanítása egyszerre jó és rossz: jó, mert enyhíti vagy teljesen meg is oldja sok millió ember vízhiányát, és rossz, mert káros hatással bír a környezetre, kiváltképpen a tengeri ökoszisztémára.

Az újabb technológiák és eljárások kidolgozásával azonban mérsékelhetők a negatív hatások.

Viszont ezek nem a közeljövőben fognak bekövetkezni, mert a fenntartható megvalósításnak még mindig alapvető és gyakorlati kihívások állnak útjában (akár a bioműanyagok esetében), mint amilyen az extrém sókoncentrációs melléktermék kezelése, vagy az élővilág megóvása a vízfelvételi térségben.

Az biztos, hogy a tengervíz sótalanítása önmagában nem megoldás a világ ivóvízhiányának megszüntetésére, ugyanakkor mindazon térségekben, ahol más forrás nem, vagy erősen korlátozottan áll rendelkezésre, igazából vitán felül áll, hogy szükséges-e.

Ha sikerül megoldani a környezet védelmét és az üzemek fenntartható forrásokkal való üzemeltetését, nem lesz többé kérdés, jó-e a sótalanítás. Hiszen tengervízből, ahogy mondják, tengernyi van.

(A borítóképen egy napenergiával üzemelő, mobil sótalanító egység látható. Kép forrása: solarimpulse.com)

Dr. Rónay P. Tamás | Korábbi egyetemi oktató, szövegíró. Főként humán, illetve természettudományos cikkeket ír. Otthonosan mozog az okostechnológiák és megújuló erőforrások, zöld technológiák világában.