Khử muối là bùng nổ. Nhưng những gì về tất cả nước muối độc hại?


Nếu chỉ có con người Có thể uống nước biển mà không chết, chúng tôi sẽ thấy mình bối rối trong một cuộc khủng hoảng nước. Để không chết, trước tiên, bạn phải đun sôi nước mặn và thu thập hơi tinh khiết, hoặc có cho mình một màng ưa thích để lọc tất cả muối và, thuận tiện, sinh vật biển.

Đây là ý tưởng gây tranh cãi đằng sau việc khử muối quy mô lớn, các cơ sở lớn, đắt tiền, biến nước mặn thành chất lỏng giành chiến thắng giết chết bạn. Những lời chỉ trích kinh điển về desal là cần một lượng năng lượng rất lớn để xử lý nước biển, và chúng ta thực sự không nên đốt bất kỳ nhiên liệu hóa thạch nào nhiều hơn mức cần thiết. Nhưng một vấn đề ít gây tranh cãi hơn là ảnh hưởng đến môi trường địa phương: Sản phẩm phụ chính của desal là nước muối, cơ sở bơm ngược ra biển. Các công cụ chìm xuống đáy biển và tàn phá các hệ sinh thái, tạo ra các mức oxy và hàm lượng muối tăng vọt.

Thật không may, các nhà khoa học thiên đường đã có một ý tưởng tốt về việc 16.000 cơ sở sản xuất muối hoạt động trên toàn thế giới đã được sản xuất. Cho đến bây giờ. Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng sản lượng nước muối toàn cầu cao hơn 50% so với ước tính trước đó, tổng cộng 141,5 triệu mét khối mỗi ngày, so với 95 triệu mét khối sản lượng nước ngọt thực tế từ các cơ sở. Chắc chắn là tin xấu cho môi trường, nhưng mọi thứ vẫn chưa hoàn toàn: Công nghệ Desal đang phát triển nhanh chóng, vì vậy các nhà máy đang hoạt động hiệu quả hơn, cả trong nước muối họ sản xuất và năng lượng mà họ sử dụng.

Các cơ sở khử muối thường rơi vào một trong hai loại: nhiệt và màng. Với nhiệt, bạn hút nước biển, làm nóng nó để lấy hơi tinh khiết và bơm nước muối còn lại ra biển. Với màng, bạn đẩy nước biển ở áp suất lớn thông qua một loạt các bộ lọc, kéo ra tất cả muối và các chất gây ô nhiễm khác.

Nhiệt là phương pháp trường học cũ hơn trước những năm 1980, 84% nước khử muối đã trải qua quá trình này. Tuy nhiên, kể từ đầu thiên niên kỷ mới, một loại công nghệ màng đặc biệt, thẩm thấu ngược (chúng tôi gọi là RO), đã tăng sinh theo cấp số nhân. Các cơ sở RO hiện sản xuất 69 phần trăm nước khử muối trên toàn thế giới.

Tại sao? Bởi vì RO rẻ hơn và hiệu quả hơn. Những tiến bộ trong công nghệ màng có nghĩa là các cơ sở đòi hỏi ngày càng ít áp lực, và do đó năng lượng, để lọc nước biển. Là một lợi ích bổ sung, RO tạo ra nước muối ít hơn. Với nhiệt, 75 phần trăm lượng nước bạn mang vào có thể để lại dưới dạng nước muối. Với RO, nó có thêm 50-50 nước ngọt vào nước thải.

Edward Jones, đồng tác giả của nghiên cứu mới và một nhà khoa học môi trường tại Đại học Wageningen, Hà Lan cho biết. Thẩm thấu ngược có hiệu quả kém nhất khi bạn khử muối nước mặn cao, chẳng hạn như nước biển. Và nó ngày càng hiệu quả hơn khi độ mặn của nước cấp giảm xuống.

Jones và cộng sự / Khoa học về môi trường toàn diện

Đây là một xem xét quan trọng bởi vì không phải tất cả các cơ sở khử muối đang xử lý nước biển. Trên thực tế, nếu bạn nhìn vào bản đồ ở trên, bạn sẽ thấy một số lượng lớn chúng nằm trong đất liền. Đây là chế biến nước lợ (tức là chỉ hơi mặn) từ các tầng ngậm nước hoặc sông để uống, hoặc sử dụng trong công nghiệp và nông nghiệp. Họ tự nhiên hiệu quả hơn các nhà máy ven biển xử lý nước biển.

Đó là một phần lý do tại sao các nhà máy ven biển ở Trung Đông và Bắc Phi tạo ra một tỷ lệ đáng kinh ngạc của nước muối desal desal thế giới. Theo nghiên cứu mới, tổng cộng có 173 quốc gia và vùng lãnh thổ vận hành các nhà máy khử muối, nhưng chỉ có bốn quốc gia là Ả Rập Saudi, Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất, Kuwait và Qatar.

Lý do thứ hai cho sự khác biệt là ở Trung Đông, họ sử dụng các nhà máy nhiệt điện cũ, kém hiệu quả, trong khi phần còn lại của thế giới đã chuyển sang RO. Jones Những nhà máy này rất, rất tốn kém để xây dựng, vì vậy không có khả năng chúng sẽ bị lấy ngoại tuyến, theo ông Jones. Vì vậy, vẫn còn những nhà máy này hoạt động sản xuất một lượng lớn nước muối, đặc biệt là ở Trung Đông, nơi họ đã có một mạng lưới các nhà máy khử mặn nhiệt rất thành lập.

Các quốc gia ở Trung Đông có thể đủ khả năng để tiếp tục vận hành những thứ đói năng lượng này bởi vì họ đã ăn tiền dầu nhưng nghèo tài nguyên nước. Nhưng khi dân số phát triển ở những nơi khác trên thế giới và biến đổi khí hậu gây ra hạn hán, desal đã trở thành một lựa chọn ngày càng hấp dẫn. (Các nhà phân tích dự báo tốc độ tăng trưởng hàng năm của ngành công nghiệp gần 9% trong ít nhất bốn năm tới. Bạn có thể thấy mức độ giảm giá gần đây đã bùng nổ trong biểu đồ bên dưới.) Các nhà máy RO trực tuyến để thành phố sẽ không khô héo giữa một đợt hạn hán tàn khốc.

Jones và cộng sự / Khoa học về môi trường toàn diện

Manzoor Qadir, đồng tác giả của nghiên cứu mới và trợ lý giám đốc của Viện Nước, Môi trường và Sức khỏe thuộc Đại học Liên Hợp Quốc cho biết. Đồng thời, nếu bạn nhìn vào các quốc gia nơi việc khử muối tăng lên rất nhiều, thì đó là những quốc gia có thể chi trả được.

Sự bùng nổ của desal mang theo một làn sóng nước muối. Bởi vì thứ này đậm đặc hơn nước biển thông thường, nó chìm xuống đáy biển và phá vỡ các cộng đồng sống sôi động, họ thấy mình muốn ít muối hơn và nhiều oxy hơn. Các cơ sở có thể giảm thiểu tác động môi trường bằng cách, ví dụ, trộn nước muối với nước biển trước khi bơm ra, để pha loãng nó. Họ cũng có thể cẩn thận để trục xuất sản phẩm phụ nơi dòng nước mạnh nhất, do đó làm tan nước muối nhanh hơn. Trong đất liền, một nhà máy có thể làm bay hơi nước trong bể bơi và lấy đi lượng muối còn lại.

Nhưng nước muối không chỉ đơn thuần là nước hypersaline mà nó có thể được nạp với các kim loại nặng và hóa chất để giữ cho nước cấp không làm hỏng thiết bị phức tạp và đắt tiền. Jones Các chất chống đông được sử dụng trong quá trình, đặc biệt là trong quá trình tiền xử lý nước nguồn, tích tụ và thải ra môi trường ở nồng độ có khả năng gây ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái, Jones nói. Pha loãng có thể giúp giải quyết vấn đề quá mẫn, nhưng nó không loại bỏ được các độc tố hóa học.

Nhưng đây là cơ hội: Chất thải cũng có thể chứa các nguyên tố quý như uranium. Điều này có thể đủ khích lệ để biến nước muối từ một sản phẩm phụ độc hại thành nguồn thu nhập. Hoặc bạn có thể sử dụng các hồ bay hơi trong đất liền để sản xuất muối đường thương mại để khử mùi đường. Và điều đó có thể giúp làm sạch ngành công nghiệp, bởi vì chủ nghĩa tư bản.

Có rất nhiều cơ hội kinh tế, có thể nói, Jones nói. Đây là lý do tại sao chúng tôi nhấn mạnh có tin tức tích cực ở đây là tốt. Có một cơ hội cũng như nó hiện đang là một thách thức lớn.

Desal, vì tất cả lỗi lầm của mình, Isn đi bất cứ đâu. Khi nó rẻ hơn, việc áp dụng sẽ tiếp tục phát triển. Các quốc gia Trung Đông hoàn toàn nghiêng về nó, trong khi các khu vực khác, như Nam California, sử dụng nó để bổ sung cho các nguồn nước truyền thống và ngày càng khó đoán. Một nhà máy do Poseidon Water điều hành, chẳng hạn, sản xuất 10% nguồn cung cấp nước San Diego County.

Đây là lượng nước đủ để phục vụ 400.000 cư dân, theo ông Jessica Jones, người phát ngôn của Poseidon. "Đây là chỉ Mới nguồn cung cấp nước trong quận không phụ thuộc vào tuyết rơi ở Sierras hoặc lượng mưa địa phương. Thực sự chống chịu khí hậu.

Ngoại trừ, đó là, thực tế là mực nước biển đang tăng lên do biến đổi khí hậu, đe dọa các nhà máy khử mặn bên bờ biển trên toàn thế giới. Và trớ trêu thay, các cơ sở này đang hút một lượng năng lượng khổng lồ, do đó góp phần gây ra vấn đề khí thải. "Từ góc độ tác động, cường độ năng lượng là rất lớn", Michael Kiparsky, giám đốc Viện nước Wheeler tại UC Berkeley, người không tham gia vào nghiên cứu này nói. "Ngay cả khi được cung cấp năng lượng từ các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời hoặc gió, bạn vẫn đang sử dụng một lượng năng lượng khổng lồ, về nguyên tắc có thể đi nơi khác để thay thế mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch."

"Khử muối không phải là thuốc chữa bách bệnh", Kiparsky nói thêm. Ở một nơi như California, nó có thể là sự bổ sung cho các nguồn nước truyền thống hơn như snowpack. Và trong khi hiệu quả của các nhà máy này sẽ được cải thiện, đây vẫn là một công nghệ năng lượng cơ bản. Kiparsky nói: "Có những giới hạn về mặt lý thuyết đối với việc giảm cường độ năng lượng có thể cho việc khử mặn nước biển". "Nó sẽ không bao giờ rẻ."

Đây là một thế giới đáng sợ mà chúng tôi đã xây dựng cho chính mình, để chắc chắn. Nhưng có lẽ nó không quá muộn để làm sạch hành động của chúng tôi.


Thêm những câu chuyện WIRED tuyệt vời