Odsalanie morza dla ludzi. Woda pitna będzie do użycia od tego roku

Woda słodka staje się zasobem strategicznym, bo popyt rośnie wraz z populacją, zmianą klimatu i rozwojem przemysłu, w tym centrów danych oraz wytwórczości. Jednocześnie zasoby kurczą się przez susze, wylesianie i nadmierne nawadnianie. Według danych ONZ przywoływanych przez World Economic Forum w 2022 r. 2,2 mld ludzi nie miało dostępu do bezpiecznie zarządzanej wody pitnej, a ponad 700 mln żyło bez jakichkolwiek pewnych źródeł czystej wody.

Odsalanie już dziś jest częścią rozwiązania problemu, ale wciąż niewielką. Lądowe instalacje produkują ok. 1 proc. światowej podaży wody słodkiej, a ponad 300 mln osób korzysta z niej na co dzień. Największe zakłady stoją na Bliskim Wschodzie, gdzie sprzyjają temu tańsza energia i chroniczny deficyt wody.

Odwrócona osmoza schodzi pod powierzchnię

Dominującą technologią jest odwrócona osmoza: morska woda trafia na membrany z mikroskopijnymi porami, które przepuszczają cząsteczki wody, a zatrzymują sól i inne zanieczyszczenia. Problemem są pompy. Żeby przepchnąć wodę przez membrany, trzeba wytworzyć wysokie ciśnienie, co pochłania ogromne ilości energii.

Firma Flocean chce odwrócić logikę procesu. Zamiast budować wielką instalację na brzegu i pompować wodę pod ciśnieniem, firma zanurza „kapsuły” filtrujące na dużej głębokości, gdzie działa ciśnienie hydrostatyczne. To ciężar słupa wody ma pomagać przepychać wodę morską przez membrany. Odsalona woda ma być następnie tłoczona na ląd.

Firma deklaruje, że dzięki ograniczeniu pompowania zużycie energii spadnie o ok. 40 proc. do 50 proc. względem klasycznych instalacji. Jest też drugi argument: poniżej strefy nasłonecznionej, sięgającej ok. 200 m, woda bywa czystsza, więc wymaga mniej wstępnego uzdatniania, zanim trafi na membrany.

„To dość nudne”, czyli stabilne warunki na dnie

Alexander Fuglesang, założyciel i prezes Flocean, opisuje środowisko pracy instalacji beznamiętnie. „To jest zasadniczo dość nudne z perspektywy procesu i inżynierii. Jest ciemno. Nie ma wielu bakterii, które mogłyby powodować obrastanie biologiczne membran” – mówi. „Głębokie morze jest naprawdę przewidywalne. To to samo przez 365 dni w roku” – wskazuje. W wersji lądowej zakłady muszą radzić sobie z zakwitami glonów, spływami z rzek, sztormami i sezonowymi wahaniami temperatury, co zwiększa ryzyko przestojów i koszty.

Flocean przekonuje też, że ciśnienie, które wspiera filtrację, pomaga rozpraszać solankę, czyli słony koncentrat będący produktem ubocznym odsalania. Firma deklaruje, że w tej technologii solanka ma być wolna od chemikaliów, które mogłyby szkodzić organizmom morskim.

Przez ostatni rok Flocean odsalał wodę na głębokości 524 m w miejscu testowym w Mongstad Industrial Park, przy największej norweskiej bazie zaopatrzenia dla morskiej infrastruktury przemysłowej. Komercyjna instalacja Flocean One powstaje w tym samym miejscu. Na starcie ma produkować 1000 m³ wody słodkiej dziennie.

Skalowanie ma odbywać się modułowo: nie przez budowę coraz większych maszyn, tylko przez dokładanie kolejnych kapsuł. „Nasza filozofia polega na tym, by budować jednakowe jednostki podwodne i skalować przez mnożenie, a nie przez budowę coraz większych maszyn” – mówi Fuglesang.

W praktyce to nadal oznacza trudne decyzje Więcej modułów będzie dzielić to samo zasilanie i układ sterowania, więc inżynierowie muszą zaprojektować dystrybucję mocy oraz kolektor zbierający wodę oczyszczoną z wielu membran do jednej rury wyjściowej tak, by dokładanie kolejnych „klocków” było możliwie proste.

Najpierw ekonomia, potem miasta

Eksperci studzą optymizm. Nidal Hilal z New York University Abu Dhabi ocenia, że rozwiązanie może się sprawdzić w odpowiednich lokalizacjach, jeśli koszty spadną, ale nadal nie zostało potwierdzone w dużej skali. „Szerokie wdrożenie prawdopodobnie zależy od pokonania wyzwań technicznych i ekonomicznych i nie nastąpi w perspektywie krótszej, niż kilku lat” – mówi Hilal.

Zwraca też uwagę na element, którego nie da się „oddać” ciśnieniu: „Musimy pamiętać, że kiedy woda zostanie odsolona, nadal trzeba ją wypompować z głębokości nawet do 600 m” – podkreśla.

Wskazuje, gdzie mogą pojawić się dalsze oszczędności. Jednym z największych kosztów ma być czyszczenie i utrzymanie membran. Hilal opisuje prace nad membranami przewodzącymi prąd, które wykorzystują elektryczność do odpychania jonów soli i zanieczyszczeń, dzięki czemu mają się same czyścić i zwiększać wydajność. Zespół bada też możliwość przerabiania jednorazowych tworzyw na materiały membranowe, co ma poprawić zrównoważenie i obniżyć koszty. „Trwalsze membrany i pompy o wysokiej sprawności mogą dalej obniżyć koszty operacyjne, a integracja odnawialnych źródeł energii zmniejsza koszty zasilania” – dodaje Hilal.

Ekosystem i geografia mają veto

Wątpliwości dotyczą również wpływu na życie morskie. Adina Paytan z University of California, Santa Cruz przypomina, że na głębokości ok. 500 m żyje wiele organizmów, a strefa zmierzchowa, rozciągająca się mniej więcej od 200 m do 1000 m, jest ważna dla procesów oceanicznych, w tym obiegu węgla i składników odżywczych. Zanim technologia się rozpowszechni, trzeba wiarygodnie wykazać, że pobór wody i zrzut solanki nie zaszkodzą ekosystemom ani nie zaburzą kluczowych procesów.

Są też ograniczenia czysto geograficzne. Jak zauważa Hilal, wiele miast leży przy szerokich szelfach kontynentalnych, gdzie głęboka woda zaczyna się daleko od brzegu. Idealne są wybrzeża z gwałtownym spadkiem dna, bo długie rurociągi na płytkim szelfie podbijają koszty inwestycji i eksploatacji.

Fuglesang twierdzi, że największym wyzwaniem i tak nie są śruby i membrany, tylko zgranie interesów. „Największym wyzwaniem dla nas jest idealne dopasowanie. Potrzebujemy klienta, potrzebujemy pozwoleń rządowych i potrzebujemy silnych partnerów finansowych” – mówi.