Ang Desalination ay Nagbubuhay. Ngunit Ano ba ang Lahat ng Iyong Toxic Brine?


Kung mga tao lamang maaaring uminom ng tubig sa dagat na walang kamatayan, hindi natin masusumpungan ang ating sarili na lumulutang sa isang krisis sa tubig. Upang hindi mamatay, kailangan muna mong pakuluan ang tubig-alat at kolektahin ang dalisay na singaw, o makakuha ng iyong sarili na isang magarbong lamad na nagsasala ng lahat ng asin at, maginhawa, buhay sa dagat.

Ito ang kontrobersiyal na ideya sa likod ng malakihang desalination-malaki, malaki, mahal na mga pasilidad na bumubuhos ng asin sa isang likidong hindi mo papatayin. Ang klasikong pagpuna ng desal ay nangangailangan ng isang napakalaking halaga ng enerhiya upang maiproseso ang tubig sa dagat, at talagang hindi tayo dapat magsunog ng anumang mas fossil fuel kumpara sa kailangan nating maging. Subalit ang isang mas mababa chattered-tungkol sa problema ay ang epekto sa lokal na kapaligiran: Ang pangunahing byproduct ng desal ay brine, na pasilidad pump pabalik sa dagat. Ang mga bagay-bagay ay nalulubog sa dagat at nagwawasak ng kaguluhan sa mga ekosistema, mga antas ng oxygen na nakapagpapalusog at spiking na nilalaman ng asin.

Sa kasamaang palad, ang mga siyentipiko ay hindi nagkaroon ng magandang ideya kung gaano karami ang tubig-tabang ng 16,000 mga operating facility na ginagamit sa buong mundo. Hanggang ngayon. Iniulat ng mga mananaliksik na ngayon na ang global na produksyon ng produksyon ng tubig ay mas mataas na 50 porsiyento kaysa sa mga nakaraang pagtatantya, na may kabuuang 141.5 milyong kubiko metro sa isang araw, kumpara sa 95 milyong metro kubiko ng aktwal na freshwater output mula sa mga pasilidad. Ang masamang balita para sa kapaligiran, upang matiyak, ngunit ang mga bagay ay hindi lubos na katakut-takot: Desal tech ay mabilis na umuunlad, kaya ang mga halaman ay nakakakuha ng mas mahusay, parehong sa mag-asim gumawa sila at ang enerhiya na ginagamit nila.

Karaniwang mahuhulog ang mga pasilidad ng desalination sa isa sa dalawang kategorya: thermal at membrane. Sa thermal, sipsipin mo ang tubig sa dagat, init ito upang makuha ang dalisay na singaw, at pump ang natitirang brine pabalik sa dagat. Sa mga lamad, itinutulak mo ang tubig sa dagat sa magagandang mga pagpindot sa pamamagitan ng isang serye ng mga filter, na nakakuha ng lahat ng asin at iba pang mga contaminants.

Ang Thermal ang mas lumang paraan ng paaralan-bago ang dekada 1980, 84 porsiyento ng desalinadong tubig ang dumaan sa prosesong ito. Dahil sa simula ng bagong sanlibong taon, bagaman, ang isang partikular na uri ng teknolohiya ng lamad, ang reverse osmosis (tatawagan natin itong RO para sa maikli), ay lumaganap nang exponentially. Ang mga pasilidad ng RO ngayon ay gumagawa ng 69 porsiyento ng desalinadong tubig sa buong mundo.

Bakit? Dahil ang RO ay mas mura at mas mahusay. Ang mga pag-unlad sa teknolohiya ng lamad ay nangangahulugan ng mga pasilidad na nangangailangan ng mas kaunti at mas kaunting presyon, at sa gayon ang enerhiya, upang mag-filter ng tubig sa dagat. Bilang dagdag na benepisyo, ang RO ay gumagawa ng mas mababa na tubig-tabang. Sa thermal, 75 porsiyento ng tubig na iyong dadalhin ay maaaring umalis bilang brine. Sa RO, mas 50-50 freshwater sa wastewater.

"Depende din ito sa feedwater," o tubig sa pag-input, sabi ni Edward Jones, taga-akda sa bagong pag-aaral at isang environmental scientist sa Wageningen University sa Netherlands. "Ang reverse osmosis ay hindi gaanong mabisa kapag ikaw ay desalinating mataas na asin, tulad ng tubig sa dagat. At ito ay nakakakuha ng mas at mas mahusay na bilang feedwater kaasinan patak. "

Jones et al./Science ng Kabuuang Kapaligiran

Ito ay isang mahalagang pagsasaalang-alang sapagkat hindi lahat ng pasilidad ng desal ay nagpoproseso ng tubig sa dagat. Sa katunayan, kung titingnan mo ang mapa sa itaas, makikita mo ang isang mahusay na bilang ng mga ito ay nasa loob ng bansa. Ang mga ito ay pagpoproseso ng malabay (ibig sabihin, bahagyang maalat) na tubig mula sa aquifers o mga ilog para sa pag-inom, o para sa paggamit sa industriya at agrikultura. Ang mga ito ay likas na mas mahusay kaysa sa mga halaman sa baybayin na nagpoproseso ng tubig sa dagat.

Iyan ay bahagi ng dahilan kung bakit ang mga halaman sa baybayin sa Gitnang Silangan at Hilagang Africa ay nakagawa ng isang kamangha-manghang proporsyon ng dalisay na asin sa mundo. May kabuuang 173 bansa at teritoryo ang nagpapatakbo ng mga halaman ng desal, ngunit apat na bansa lamang-Saudi Arabia, United Arab Emirates, Kuwait, at Qatar-ang bumubuo ng 55 porsiyento ng global na dehydration, ayon sa bagong pag-aaral.

Ang pangalawang dahilan para sa pagkakaiba ay sa Gitnang Silangan gumagamit sila ng mas matanda, walang kakayahang mga thermal plant, habang ang ibang bahagi ng mundo ay lumilipat sa RO. "Ang mga halaman na ito ay napaka, masyadong mahal upang bumuo, kaya malamang hindi sila ay dadalhin offline," sabi ni Jones. "Kaya pa rin ang mga halaman na nagpapatakbo na gumagawa ng malawak na dami ng tubig-tabang, lalo na sa Gitnang Silangan, kung saan mayroon sila ng isang matatag na network ng mga thermal desalination plant."

Ang mga bansa sa Gitnang Silangan ay maaaring makapagpatuloy sa pagpapatakbo ng mga bagay na ito sa enerhiya dahil ang mga ito ay nagbubuga ng pera sa langis ngunit mahirap sa mga mapagkukunan ng tubig. Subalit habang lumalaki ang populasyon sa ibang lugar sa buong mundo, at ang pagbabago ng klima ay nagdudulot ng mga tagtuyot, ang desal ay naging isang lalong kaakit-akit na pagpipilian. (Inaasahan ng mga analisador ang isang taunang rate ng paglago para sa industriya na malapit sa 9 na porsiyento para sa hindi bababa sa susunod na apat na taon. Makikita mo kung magkano ang desal ay lumaki kamakailan sa graph sa ibaba.) Halimbawa, noong nakaraang taon ang Cape Town ay nagdala upang magdala ng pansamantalang Ang RO plants online kaya ang lungsod ay hindi nalulugod sa gitna ng isang mabisyo tagtuyot.

Jones et al./Science ng Kabuuang Kapaligiran

"Ang pagtaas ng kakulangan ng tubig ay ang pangunahing driver," sabi ni Manzoor Qadir, coauthor sa bagong pag-aaral at katulong na direktor ng United Nations University Institute para sa Tubig, Kapaligiran, at Kalusugan. "Kasabay nito, kung titingnan mo ang mga bansa kung saan nadagdagan ang desalination, ang mga ito ang mga bansang maaaring kayang bayaran ito."

Ang boom sa desal ay nagdudulot ng isang tidal wave ng brine. Sapagkat ang mga bagay na ito ay mas matangkad kaysa sa tipikal na tubig-dagat, nalulubog ito sa seafloor at nakagugulo sa matatapang na komunidad ng buhay, na nakikita ang kanilang sarili na kulang ng mas kaunting asin at mas maraming oxygen. Ang mga pasilidad ay maaaring magaan ang epekto sa kapaligiran sa pamamagitan ng, halimbawa, paghahalo ng dagat na may tubig sa dagat bago pumping ito, upang palabnawin ito. Maaari din silang mag-ingat upang palayasin ang mga produkto kung saan ang mga alon ay pinakamatibay, sa gayon ay nalipol ang dami ng brine. Sa loob ng bansa, ang isang planta ay maaaring magwasak ng tubig sa mga pool at magtapon ng natitirang asin.

Ngunit ang mag-asim ay higit pa sa hypersaline na tubig-maaari itong i-load ng mga mabibigat na riles at mga kemikal na pinapanatili ang feedwater mula sa paggamit ng kumplikado at mamahaling pasilidad. "Ang antifoulants na ginagamit sa proseso, lalo na sa proseso ng pretreatment ng pinagkukunan ng tubig, maipon at naglalabas sa kapaligiran sa concentrations na maaaring potensyal na magkaroon ng damaging epekto sa ecosystem," sabi ni Jones. Ang pagbabanto ay maaaring makatulong sa problema sa hypersalinity, ngunit hindi ito mapupuksa ng mga kemikal na toxin.

Ngunit dito ay may pagkakataon: Ang paglabas ay maaari ring maglaman ng mahalagang mga elemento tulad ng uranium. Maaaring ito ay sapat na insentibo upang buksan ang desine brine mula sa isang nakakalason na byproduct sa isang pinagkukunan ng kita. O maaari mong gamitin ang mga umuungal na pool sa loob ng bansa upang makabuo ng komersyal na asin sa kalsada para sa mga kalsada na deicing. At maaaring makatulong sa paglilinis ng industriya, dahil ang kapitalismo.

"Tiyak na magagamit ang mga pagkakataong pang-ekonomiya," sabi ni Jones. "Iyon ang dahilan kung bakit namin stress na mayroong positibong balita dito rin. May isang pagkakataon pati na rin ito sa kasalukuyan ay isang malaking hamon. "

Ang desal, para sa lahat ng mga pagkakamali nito, ay hindi papunta saanman. Dahil nakakakuha ito ng mas mura, ang pag-aampon ay patuloy na lumalaki. Ang mga bansa sa gitna ng Middle Eastern ay umaasa dito, habang ang iba pang mga rehiyon, tulad ng Southern California, ay ginagamit ito upang madagdagan ang tradisyonal-at lalong di mahuhulaan-mga mapagkukunan ng tubig. Ang isang planta na pinapatakbo ng Poseidon Water, halimbawa, ay gumagawa ng 10 porsiyento ng suplay ng tubig ng County ng San Diego.

"Iyan ay sapat na tubig upang maghatid ng 400,000 residente," sabi ni Jessica Jones, tagapagsalita para kay Poseidon. "Ito ang nag-iisa bago supply ng tubig sa county na hindi nakasalalay sa snowpack sa Sierras o lokal na pag-ulan-tunay na klima-nababanat. "

Maliban, ibig sabihin, para sa katotohanang ang mga antas ng dagat ay lumalago dahil sa pagbabago ng klima, na nagbabanta sa mga halaman ng dagat sa mga desalination sa buong mundo. At ironically sapat, ang mga pasilidad na ito ay pagsuso up ng napakalaking halaga ng enerhiya, kaya nag-aambag sa problema emissions. "Mula sa isang perspektibo ng epekto, ang enerhiya intensity ay malaki," sabi ni Michael Kiparsky, direktor ng Wheeler Water Institute sa UC Berkeley, na hindi kasangkot sa pag-aaral na ito. "Kahit na pinapatakbo ng mga renewable enerhiya pinagkukunan tulad ng solar o hangin, gumagamit ka pa rin ng isang napakalaking halaga ng enerhiya, na sa prinsipyo ay maaaring pumunta sa ibang lugar upang mag-alis fossil pagkonsumo ng gasolina."

"Ang desalination ay hindi isang panlunas sa lahat," dagdag ni Kiparsky. Sa isang lugar tulad ng California, maaari itong maging isang pandagdag sa higit pang mga tradisyonal na mapagkukunan ng tubig tulad ng snowpack. At habang ang kahusayan ng mga halaman ay mapabuti, ito ay pa rin ng isang panimula na enerhiya-gutom na gana teknolohiya. "Mayroong mga limitasyon ng teoretikal sa mga reductions ng intensity ng enerhiya na posible para sa desalination ng tubig sa dagat," sabi ni Kiparsky. "Hindi ito magiging mura."

Ito ay isang nakapangingilabot na mundo na itinayo namin para sa ating sarili, upang matiyak. Ngunit marahil hindi pa masyadong huli na linisin ang aming gawa.


Higit pang mga Great WIRED Stories