Quale dispositivo di dissalazione è adatto all'acqua agricola?
Con l'intensificarsi del cambiamento climatico globale e della crescita demografica, la carenza di acqua sta diventando sempre più grave, soprattutto nelle regioni aride e semi-aride, dove l'uso dell'acqua per uso agricolo è diventato un problema chiave. L'acqua desalinizzata ha ricevuto sempre più attenzione come potenziale soluzione. Quindi, èacqua desalinizzatabuono per l'agricoltura? Quali dissalatori sono adatti all'uso agricolo? Questo articolo esplorerà queste domande in modo approfondito.
Cos'è l'acqua desalinizzata?
L'acqua desalinizzata è acqua dolce ottenuta rimuovendo il sale e altre impurità dall'acqua di mare o dall'acqua salmastra. Esistono due metodi principali per il processo di desalinizzazione: termico e a membrana. Il metodo termico utilizza l'evaporazione e la condensazione per riscaldare l'acqua per separare il sale, mentre il metodo a membrana si basa su una membrana semipermeabile per separare le molecole d'acqua dal sale sotto pressione, di cui il metodo a membrana più comune è l'osmosi inversa (RO).
L'acqua desalinizzata è comunemente utilizzata per l'approvvigionamento idrico potabile, l'acqua industriale e l'irrigazione agricola. In agricoltura, l'acqua desalinizzata è vista come un'alternativa alle tradizionali risorse di acqua dolce, specialmente nelle aree in cui le risorse idriche sono scarse.
L'acqua desalinizzata è utile per l'agricoltura?
L'impatto dell'acqua desalinizzata sull'agricoltura può essere analizzato dai seguenti aspetti:
L'impatto della qualità dell'acqua sulle colture
La qualità diacqua desalinizzataè generalmente migliore di quella delle normali acque superficiali e sotterranee, soprattutto in termini di contenuto di sale e contenuto di minerali. La bassa salinità e la bassa durezza dell'acqua desalinizzata la rendono adatta all'irrigazione di colture sensibili al sale, come frutta, verdura e fiori. Tuttavia, il basso contenuto di minerali nell'acqua desalinizzata può causare la mancanza di oligoelementi necessari nelle colture, come calcio, magnesio, potassio, ecc. Ciò significa che quando si utilizza acqua desalinizzata per l'irrigazione, questi elementi potrebbero dover essere integrati per garantire la crescita sana delle colture.
Problema di salinizzazione del suolo
Sebbene il contenuto di sale nell'acqua desalinizzata sia basso, l'uso a lungo termine di acqua desalinizzata per l'irrigazione può portare alla salinizzazione del terreno. Il motivo è che la bassa conduttività e il basso contenuto di minerali dell'acqua desalinizzata possono rendere difficile il completo lavaggio del sale residuo nel terreno, accumulandosi così nel terreno e formando gradualmente la salinizzazione. Ciò può avere un effetto negativo sulla crescita delle colture, quindi quando si utilizza acqua desalinizzata, il contenuto di sale del terreno deve essere regolarmente testato e gestito.
Uso sostenibile delle risorse idriche
L'uso di acqua desalinizzata può alleviare la carenza di risorse di acqua dolce, specialmente in aree con scarse risorse idriche. Per l'agricoltura, ciò significa che i terreni agricoli possono ricevere sufficiente acqua per l'irrigazione anche nelle stagioni secche o quando le risorse idriche sotterranee sono esaurite, garantendo così la resa e la qualità dei raccolti. Tuttavia, è necessario considerare anche l'elevato consumo di energia e l'elevato costo nel processo di produzione di acqua desalinizzata, specialmente per l'agricoltura su larga scala, la fattibilità economica dell'acqua desalinizzata rimane una sfida.
Quale dissalatore è adatto all'uso dell'acqua in agricoltura?
Quando si considera l'uso di acqua desalinizzata per l'irrigazione agricola, è fondamentale scegliere un dissalatore adatto. Diverse tecnologie e attrezzature di desalinizzazione hanno i loro vantaggi e svantaggi unici. I seguenti dissalatori sono adatti per l'uso di acqua agricola.
Dissalatore ad osmosi inversa
Tecnologia dell'osmosi inversa (RO)è uno dei metodi di desalinizzazione più comunemente utilizzati. I dissalatori a osmosi inversa separano le molecole d'acqua e i sali disciolti sotto pressione attraverso membrane semipermeabili per produrre acqua dolce ad alta purezza. Per l'agricoltura, il vantaggio dei dissalatori a osmosi inversa è che possono rimuovere efficacemente i sali e altre sostanze disciolte nell'acqua e fornire acqua di irrigazione di alta qualità.
Vantaggi della dissalazione a osmosi inversa:
● Rimozione efficiente di sale e impurità
● Ottima qualità dell'acqua, adatta all'irrigazione di colture sensibili al sale
● Sistema relativamente maturo, tecnologia relativamente stabile
Svantaggi della desalinizzazione RO:
● Elevato consumo energetico
● Richiede la sostituzione regolare degli elementi della membrana, costi di manutenzione elevati
● La salamoia prodotta deve essere gestita correttamente
Per l'irrigazione agricola su larga scala, la desalinizzazione mediante osmosi inversa (RO) potrebbe rivelarsi più adatta per integrare le acque sotterranee o superficiali piuttosto che come unica fonte d'acqua.
Desalinizzazione per elettrodialisi
La tecnologia di elettrodialisi (ED) utilizza un campo elettrico per guidare gli ioni attraverso una membrana a scambio ionico selettivo per rimuovere il sale dall'acqua. Rispetto all'RO, la desalinizzazione ED presenta vantaggi nel consumo energetico ed è particolarmente adatta per il trattamento di fonti d'acqua con un contenuto di sale moderato, come l'acqua salmastra.
Vantaggi della dissalazione tramite elettrodialisi:
● Consumo energetico relativamente basso, adatto per un utilizzo su larga scala
● Il grado di desalinizzazione può essere controllato con precisione per conservare alcuni minerali benefici
● Il sistema può essere regolato in base alla qualità dell'acqua, con elevata flessibilità
Svantaggi della dissalazione tramite elettrodialisi:
● Capacità di elaborazione limitata per fonti di acqua ad alta salinità
● Elevata complessità del sistema, che richiede conoscenze professionali per il funzionamento e la manutenzione
● Grande investimento iniziale in attrezzature
La desalinizzazione tramite elettrodialisi è adatta a progetti agricoli di piccole e medie dimensioni, soprattutto in aree con una qualità dell'acqua relativamente buona, poiché può ridurre il consumo di energia e l'impatto sulla salinizzazione del suolo.
Desalinizzazione mediante distillazione multieffetto a bassa temperatura (LT-MED)
La distillazione multi-effetto a bassa temperatura (LT-MED) è un dispositivo che utilizza la tecnologia di evaporazione e condensazione multi-stadio per desalinizzare l'acqua di mare o l'acqua salmastra. Questo dispositivo di desalinizzazione di solito funziona a basse temperature ed è adatto per acqua agricola con elevati requisiti di qualità dell'acqua.
Vantaggi della distillazione multieffetto a bassa temperatura (LT-MED) e della desalinizzazione:
● Qualità dell'acqua stabile, adatta all'irrigazione di colture di alto valore
● Funzionamento affidabile, lunga durata del sistema
● Basso consumo energetico, adatto per un funzionamento a lungo termine
Svantaggi della distillazione multieffetto a bassa temperatura (LT-MED) e della desalinizzazione:
● Sistema complesso, costi elevati di installazione e manutenzione
● Ingombro elevato delle attrezzature, non adatto alle piccole aziende agricole
● Elevato investimento iniziale, lungo periodo di ammortamento
La desalinizzazione LT-MED è più adatta all'agricoltura ad alto valore aggiunto, come la coltivazione di fiori, frutteti, ecc., grazie all'eccellente qualità dell'acqua e al funzionamento stabile del sistema, ma è necessario considerare l'elevato costo iniziale e il ritorno sull'investimento a lungo termine.
Evaporazione Cristallizzazione Desalinizzazione
La cristallizzazione per evaporazione è un metodo di separazione dei sali tramite evaporazione dell'acqua e cristallizzazione della stessa. Sebbene questo metodo consumi molta energia, è l'unico metodo di desalinizzazione efficace per fonti di acqua con salinità estremamente elevata (come le falde acquifere o le acque reflue industriali in alcune aree minerarie).
Vantaggi della desalinizzazione per evaporazione e cristallizzazione:
● In grado di trattare fonti d'acqua con un contenuto di sale estremamente elevato
● Acqua pura di qualità, quasi senza sale
● Sale riciclabile per scopi industriali o agricoli
Svantaggi della desalinizzazione per evaporazione e cristallizzazione:
● Consumo energetico estremamente elevato e costi operativi elevati
● Sistema complesso, manutenzione professionale richiesta
● Adatto solo per il trattamento delle fonti d'acqua in condizioni specifiche
L'applicazione della desalinizzazione tramite evaporazione e cristallizzazione in agricoltura è relativamente limitata, ma in alcuni casi particolari (come la coltivazione di colture specifiche in aree ad alta salinità) può essere l'unica opzione praticabile.
Esempi di applicazioni agricole e sfide dell'acqua desalinizzata
Sebbene l'applicazione di acqua desalinizzata in agricoltura abbia del potenziale, ci sono ancora alcune sfide nell'operazione effettiva. Innanzitutto, il costo dell'acqua desalinizzata è elevato, il che può essere una scelta ragionevole per le colture commerciali (come frutta e fiori), ma non è economica per le colture alimentari su larga scala. Inoltre, l'uso a lungo termine di acqua desalinizzata può portare alla salinizzazione del suolo, quindi è necessario combinare altre fonti d'acqua e tecnologie di irrigazione (come l'irrigazione a goccia e l'irrigazione a micro-irrigatori) per ridurre questo rischio.
In secondo luogo, la produzione e la distribuzione di acqua desalinizzata richiedono un'infrastruttura solida. Per le aziende agricole remote, il trasporto e lo stoccaggio di acqua desalinizzata possono comportare costi e complessità aggiuntivi.