Quali sono i tre principali problemi causati dalla desalinizzazione dell'acqua di mare?
Mentre il problema della carenza idrica globale si intensifica,tecnologia di dissalazione dell'acqua di mareè gradualmente diventato un mezzo importante per molti paesi e regioni costiere per risolvere il problema della carenza di acqua potabile. Rimuovendo il sale dall'acqua di mare, la tecnologia di desalinizzazione dell'acqua di mare può fornire risorse di acqua dolce affidabili per milioni di residenti.
Tuttavia, sebbene la desalinizzazione dell'acqua di mare sembri essere un modo efficace per risolvere la carenza d'acqua, il suo processo di applicazione è anche accompagnato da alcuni problemi che non possono essere ignorati. Questo articolo esplorerà i tre problemi principali che possono sorgere nel processo di desalinizzazione dell'acqua di mare: impatto ambientale, elevato consumo energetico e costo economico.
Tre problemi principali della desalinizzazione:
Numero 1 Impatto ambientale
● Scarico della salamoia
● Uso di prodotti chimici
● Impatto a lungo termine sull'ecologia marina
Problema 2 Elevato consumo energetico
● Scala del consumo energetico
● Fonti energetiche e impatto ambientale
● Restrizioni sulle energie rinnovabili
Numero 3 Costo economico
● Investimento iniziale e costi operativi
● Prezzi dell'acqua e fattibilità economica
● Finanziamenti e allocazione delle risorse
Domanda 1 Impatto ambientale
Scarico di salamoia
Nel processo didissalazione dell'acqua di mare, che si tratti di osmosi inversa o distillazione termica, verrà prodotta una grande quantità di salamoia (brine). La salinità di questa salamoia è solitamente 1,5-2 volte quella dell'acqua di mare originale e può anche contenere additivi chimici, metalli pesanti e altri inquinanti. Lo scarico di salamoia (brine) prodotto nel processo di desalinizzazione dell'acqua di mare è il problema principale che ha un impatto negativo sull'ambiente. La salamoia è l'acqua di scarico con un'elevata concentrazione di sale e altre sostanze disciolte rimaste dopo che l'acqua di mare è stata desalinizzata. Poiché la sua salinità è molto più alta di quella dell'acqua di mare naturale, lo scarico diretto nell'oceano avrà un grave impatto sull'ecosistema marino.
Lo scarico di salamoia non solo aumenta la salinità dell'acqua ricevente, ma può anche contenere sostanze chimiche e metalli pesanti, come agenti anti-incrostanti, cloro e altri additivi chimici utilizzati nel processo di osmosi inversa. Queste sostanze sono potenzialmente tossiche per gli organismi marini e possono interrompere l'equilibrio dell'ecosistema marino, portando alla morte o alla migrazione di pesci e altri organismi marini. Inoltre, la salamoia ad alta salinità modificherà la densità dell'acqua di mare nell'area di scarico, con conseguente distribuzione non uniforme degli strati d'acqua, influenzando ulteriormente l'habitat degli organismi marini.
Uso di agenti chimici
Nel processo di desalinizzazione, sono solitamente necessari vari agenti chimici per prevenire la formazione di calcare in tubi e apparecchiature. Questi agenti includono agenti anti-calcare, battericidi e disinfettanti. Sebbene svolgano un ruolo importante nel processo, le loro sostanze residue possono avere effetti negativi sull'ambiente e sulla salute umana una volta che entrano nell'ambiente marino o terrestre.
Ad esempio, il cloro, come comune disinfettante, è ampiamente utilizzato nel processo di desalinizzazione per uccidere i microrganismi nell'acqua di mare. Tuttavia, il cloro genera sottoprodotti nocivi come il triclorometano (THM) nell'acqua di mare. Questi composti non sono solo dannosi per la vita marina, ma possono anche entrare nel corpo umano attraverso la catena alimentare. L'esposizione a lungo termine può aumentare il rischio di cancro.
Impatto a lungo termine sull'ecologia marina
Oltre alle emissioni dirette sulla vita marina sopra menzionate, il funzionamento a lungo termine degli impianti di desalinizzazione può avere anche un impatto più ampio sull'ecosistema dei mari vicini. Poiché gli impianti di desalinizzazione sono solitamente situati in aree costiere, i loro porti di campionamento dell'acqua e i porti di scarico delle acque reflue sono spesso situati in aree costiere, che sono spesso habitat importanti e zone di riproduzione per la vita marina.
L'estrazione e lo scarico di acqua su larga scala a lungo termine possono causare cambiamenti nelle proprietà fisiche e chimiche delle acque costiere, influenzando ulteriormente le risorse ittiche locali e la biodiversità. Inoltre, il funzionamento degli impianti di desalinizzazione può anche aumentare l'inquinamento acustico e luminoso nelle aree circostanti, interrompendo ulteriormente i modelli di comportamento della vita marina.
Problema 2 Elevato consumo energetico
La scala del consumo energetico
Un altro problema importante della desalinizzazione dell'acqua di mare è il suo elevato consumo energetico. Sia tramite la tecnologia dell'osmosi inversa che tramite la tecnologia della distillazione termica, il processo di desalinizzazione consuma molta energia. La tecnologia dell'osmosi inversa si basa su pompe ad alta pressione per spingere l'acqua di mare attraverso una membrana semipermeabile per rimuovere il sale, mentre la distillazione termica richiede il riscaldamento e l'evaporazione dell'acqua di mare e quindi la condensazione del vapore in acqua dolce. Entrambi i processi richiedono enormi input energetici. Ad esempio, il consumo energetico di un sistema di desalinizzazione dell'osmosi inversa è solitamente compreso tra 3 e 4 kWh per metro cubo di acqua dolce, mentre il consumo energetico della tecnologia della distillazione termica è più elevato, e può raggiungere i 10-15 kWh per metro cubo. Poiché l'acqua di mare contiene una grande quantità di sale disciolto e altre impurità, è difficile desalinizzare l'acqua di mare, il che aumenta ulteriormente il consumo energetico.
● Tecnologia ad osmosi inversa: questo è il metodo più comune di desalinizzazione dell'acqua di mare. Il suo nucleo è quello di utilizzare un'alta pressione per spremere l'acqua di mare attraverso una membrana semipermeabile per ottenere la desalinizzazione. Per superare la pressione osmotica, il sistema ad osmosi inversa di solito deve applicare una pressione fino a 60-80 bar, il che significa un grande consumo di elettricità. Secondo le statistiche, la desalinizzazione ad osmosi inversa consuma in media 3-4 kWh di elettricità per ogni metro cubo di acqua dolce prodotta.
● Tecnologia di distillazione termica: tra cui la distillazione flash multistadio (MSF) e la distillazione multieffetto (MED). Queste tecnologie evaporano l'acqua di mare riscaldandola e poi la condensano in acqua dolce. Il consumo energetico del processo di distillazione termica deriva principalmente dall'energia termica. In media, ci vogliono circa 10-15 kWh di energia termica equivalente all'elettricità per produrre un metro cubo di acqua dolce.
Fonti energetiche e impatto ambientale
L'elevato consumo di energia non solo aumenta i costi operativi della desalinizzazione, ma esercita anche una pressione aggiuntiva sull'ambiente. La maggior parte degli impianti di desalinizzazione si basa sui combustibili fossili per la generazione di elettricità e la combustione di combustibili fossili rilascia grandi quantità di gas serra e inquinanti come anidride carbonica, anidride solforosa e ossidi di azoto. L'emissione di questi gas non solo esacerba il cambiamento climatico globale, ma porta anche al deterioramento della qualità dell'aria, che a sua volta influisce sulla salute umana e sulla stabilità dell'ecosistema.
Inoltre, alcune regioni potrebbero dover aumentare la capacità di produzione di energia per soddisfare il fabbisogno energetico degli impianti di dissalazione a causa di un approvvigionamento energetico insufficiente, il che aggrava ulteriormente la tensione delle risorse energetiche e l'inquinamento ambientale.
Restrizioni sulle energie rinnovabili
Sebbene alcuni impianti di desalinizzazione abbiano iniziato a esplorare l'uso di energia rinnovabile (come l'energia solare ed eolica) per ridurre il consumo energetico e l'impatto ambientale, l'applicazione di energia rinnovabile è ancora limitata a causa di limitazioni tecniche ed economiche. Ad esempio, l'efficienza dei sistemi di desalinizzazione solare è limitata dalle condizioni climatiche e dalla posizione geografica, mentre l'uso di energia eolica richiede investimenti infrastrutturali su larga scala. Questi fattori limitano l'applicazione diffusa di energia rinnovabile nel campo della desalinizzazione.
Domanda 3 Costo economico
Investimento iniziale e costi operativi
Il costo economico della desalinizzazione è un fattore importante che ne limita l'applicazione diffusa. Costruire un impianto di desalinizzazione richiede enormi investimenti iniziali, tra cui l'acquisizione di terreni, l'approvvigionamento di attrezzature, la costruzione di condotte e la costruzione di infrastrutture correlate. Questi investimenti iniziali di solito vanno da centinaia di milioni a miliardi di dollari, a seconda delle dimensioni dell'impianto e della tecnologia selezionata.
Oltre all'elevato investimento iniziale, i costi operativi giornalieri didissalazionesono anche molto alti. I costi operativi includono costi energetici, costi di approvvigionamento chimico, costi di manutenzione delle attrezzature e costi delle risorse umane. Poiché la desalinizzazione dipende in larga misura dalle attrezzature e dalla tecnologia, qualsiasi guasto delle attrezzature o aggiornamento della tecnologia può comportare spese operative aggiuntive.
Prezzi dell'acqua e fattibilità economica
L'elevato costo della desalinizzazione si rifletterà alla fine sul prezzo dell'acqua. Rispetto alla tradizionale fornitura di acqua di superficie o di falde acquifere, il costo dell'acqua desalinizzata è molto più elevato, il che potrebbe essere inaccessibile per alcune regioni economicamente svantaggiate. Ad esempio, in alcuni paesi del Medio Oriente, il costo dell'acqua desalinizzata potrebbe raggiungere 1-2 dollari USA al metro cubo, il che potrebbe essere difficile da promuovere nei paesi in via di sviluppo.
Inoltre, la fattibilità economica dei progetti di desalinizzazione è influenzata anche da molti fattori, tra cui i prezzi dell'energia, i costi chimici, i costi della manodopera e i cambiamenti nella domanda di mercato. Le fluttuazioni di uno qualsiasi di questi fattori possono influenzare la redditività dei progetti di desalinizzazione e quindi la loro sostenibilità a lungo termine.
Finanziamenti e allocazione delle risorse
Anche come allocare ragionevolmente fondi e risorse quando i fondi e le risorse sono limitati è una questione spinosa. Sebbene la desalinizzazione possa risolvere il problema della carenza idrica, i suoi costi elevati e i requisiti di consumo energetico possono influenzare l'allocazione di fondi e risorse per altri importanti progetti infrastrutturali. Ad esempio, il governo potrebbe dover fare dei compromessi tra progetti di approvvigionamento idrico e altri servizi pubblici (come istruzione e assistenza sanitaria), il che potrebbe causare controversie sociali e politiche.