Обезсоляване на морска вода - проблеми и перспективи
Обезсоляване на морска вода
Използване на морска вода за напояване
Напояването на почвата в много сухи райони е свързано с липса на прясна вода поради липсата на естествени резервоари за прясна вода в близост. Достатъчно е да се каже, че около 60% от земната повърхност принадлежи на райони, където има много малко или никаква прясна вода. Често проблемът може да бъде решен, ако стане възможно използването на обезсолена морска вода за напояване на почвата (и за други икономически цели). Запасите от морска вода на Земята са наистина неизчерпаеми, но тази вода не може да се използва за стопански цели поради високото съдържание на сол.
Недостигът на прясна вода се усеща все повече в индустриализираните страни като САЩ и Япония, където нуждата от прясна вода за битови нужди, селското стопанство и промишлеността надхвърля наличните резерви. В страни като Израел или Кувейт, където валежите са много малко, доставките на прясна вода не отговарят на търсенето от нея, което се увеличава поради модернизацията на икономиката и нарастването на населението. В бъдеще човечеството ще бъде изправено пред необходимостта да разглежда океаните като алтернативен източник на вода.
България е на първо място в света по запаси от повърхностни пресни води. Само Байкал е в състояние да задоволи сегашната нужда на българина от прясна вода. Достатъчно е да дадем такъв пример: ако се опитате да напълните басейна на Байкал, като изпратите вода от всички реки на земното кълбо тук, тогава ще отнеме почти 300 дни, за да го напълните. Въпреки това, до 80% от тези ресурси попадат в слабо населените и слабо развити райони на Сибир, Севера и Далечния изток. Само около 20% от резервоарите за сладка вода се намират в централните и южните райони с висока гъстота на населението,силно развита индустрия и селско стопанство. Някои райони на Централна Азия (Туркменистан, Казахстан), Кавказ, Донбас, югоизточната част на Руската федерация, притежаващи най-големите минерални ресурси, нямат източници на прясна вода.
В същото време в редица райони на страната ни има големи запаси от подземни води с обща минерализация от 1 до 35 g/l, които не се използват за нуждите на водоснабдяването поради високото съдържание на разтворени във водата соли. Тези води могат да станат източници на водоснабдяване само ако бъдат допълнително обезсолени.
Наред с готварската сол (NaCl), морската вода съдържа и други химични елементи, главно под формата на йони: K+, Mg2+, Ca2+, Sr2+, Br-, F-, H3BO3, които могат да бъдат получени от морската вода в индустриален мащаб. Други вещества, открити в морската вода, включват литий (Li), рубидий (Rb), фосфор (P), йод (J), желязо (Fe), цинк (Zn) и молибден (Mo). Общо в морската вода са открити около 50 химични елемента в различни концентрации.
Методи за обезсоляване на морска вода
Най-известният (от древни времена) метод за обезсоляване на солена вода е дестилацията, когато солената вода се изпарява в специална инсталация и след това кондензатът се взема от парата под формата на прясна вода. Солите остават в първоначалния разтвор (саламура), който постоянно се допълва с прясна морска вода.
Процесът е доста трудоемък и енергоемък, така че най-добрите умове на човечеството участват в намаляването на цената на технологията за получаване на прясна вода от морска вода. Вакуумните инсталации се използват за изпаряване на вода при по-ниски температури, както и технология за замразяване на сол, която превръща охладената морска вода в сладководни кубчета лед, покрити със солни кристали. След това тези кристали се измиват с прясна вода иправи пресен лед.
В допълнение към тези технологии е известен метод за отделяне на сол от вода чрез йонни процеси. Известно е, че солите, разтворени във вода, образуват йони с отрицателен или положителен заряд. Благодарение на това явление става възможно отделянето на солни йони от водата чрез електрически (електродиализа) или химични (йонообмен) процеси. Подобни инсталации вече се използват на практика, въпреки че технологията все още е далеч от съвършенството, а цената на получената прясна вода е доста висока.
Използват се и други методи за обезсоляване на морската вода - екстракция, основана на факта, че в някои органични течности при ниски температури се разтваря повече вода, отколкото при високи температури. Студеният екстрагент се смесва със солена вода и "изсмуква" прясна вода от нея, без соли. След преминаване през нагревателя, екстрагентът "освобождава" прясна вода от себе си.
В допълнение към горните методи за получаване на прясна вода се използват следните малко известни методи: осмоза, ултрафилтрация, образуване и последващо разлагане на хидрати, както и комбинация от тези технологии.
Практическото приложение на технологии за извличане на прясна вода от солена вода в доста големи обеми се извършва от първата половина на миналия век. Инсталации за обезсоляване с капацитет до няколко хиляди кубични метра на ден има в много страни, включително бившата съветска република - Азербайджан. Тук с помощта на технологии за обезсоляване е направен опит да се намали проблемът с водоснабдяването на град Баку.
Проблемът със снабдяването с прясна вода възникна и в Крим след известните събития, свързани с присъединяването му към България през 2014 г. Украйна (за да накаже непокорните) блокира канала, доставящ прясна вода на полуострова, като по този начин създаде дефицит,както техническа, така и питейна вода за населението.
Морската вода в този завод ще премине през няколко етапа на обезсоляване по комбинирана технология. Така че, за изясняване, се предлага да се използва мембранна технология на ултрафилтрация, за обезсоляване - мембранна технология на обратна осмоза, за полиращо омекотяване - йонообменна технология. Инсталацията ще работи в автоматичен режим, необходим е само един оператор за контрол на работата на оборудването.
Съвременните технологии в момента не позволяват получаването на висококачествена и евтина прясна вода от морска вода, така че рентабилността на отглеждането на култури върху земи, напоявани с обезсолена морска вода, все още е под въпрос. Въпреки това научната работа в тази насока непрекъснато се извършва по целия свят, включително и у нас, тъй като недостигът на прясна вода на планетата става все по-осезаем всяка година. Големи перспективи се отдават на използването на атомна енергия за отделяне на солта от морската вода, което значително ще намали цената на технологиите за обезсоляване.