Проекти‎ > ‎

Опріснення


Мета: створення мережі потужностей з опріснення води для забезпечення населення чистою водою в достатку та її розподіл на основі системи спільного доступу.

Координатор: Олексій Сірий

 

Опис: Крім реалістичних можливостей масового глобального очищення забрудненої прісної води, імовірно, найбільш потужними засобом для того, щоби забезпечити поставку придатної до вживання, питної води є її перетворення прямо із солоного джерела, тобто з океану. Зважаючи на те, що більшість води, яку містить планета є солоною, лише один цей метод, при його правильному використанні, забезпечить глобальний достаток води.

Найбільш поширеним методом опріснення, відомим на сьогодні, є «зворотній осмос» – процес, який виймає водні молекули із солоної води, залишаючи іони солі у залишковій ропі, яка є побічним продуктом відходів. Відповідно до даних Міжнародної асоціації опріснення, «у цей момент, на зворотній осмос (ЗО)… припадає близько 60% всіх встановлених виробничих потужностей, за яким йде термальний процес багатоступеневого миттєвого випарювання (англ. «MSF» або «multi-stage flash»), який складає 26% та метод багатоколонної дистиляції (англ. «MED» або «multi-effect distillation), що складає 8,2%». На 2011 рік у світі існувало близько 16 000 дистиляційних заводів, а загальна світова продуктивність всіх оперативних (тобто діючих) заводів складала 66,5 мільйони кубічних метрів на день, або приблизно 17,6 мільярдів американських галонів щодня.

Як буває з будь-якою технологією, багато прогресивних методів, які сьогодні розглядаються як «експериментальні», пропонують потужне посилення ефективності при розвитку цих тенденцій. Один із таких методів називається ємнісним опрісненням (ЄО), відомим також як ємнісна деіонізація (ЄД). Він показав свою високу ефективність в плані використання енергії, нижчого тиску, відсутність мембранних компонентів та відсутність шкідливих викидів на противагу традиційним практикам. Його також можна дуже легко нарощувати, оскільки для цього потрібно просто збільшити кількість електронів потоку в системі.

Отже, якщо ми розглянемо наявні в загальному методи в поєднанні з новими методами, ми побачимо загальну тенденцію посилення ефективності як у збереженні енергії, так і у продуктивності. Після цієї коротенької примітки, подальший фокус екстраполяції в напрямку «постдефіцитного» застосування опріснення води буде включати лише поточні, перевірені методи, які вже застосовуються, а саме – систему зворотного осмосу.

Вікторіанський опріснюючий завод є прогресивним заводом з опріснення морської води методом зворотного осмосу, який розміщується поблизу міста Вогтаггі, Бас-кост, в південній Вікторії, Австралія. Він був збудований в грудні 2012 року і може виробляти, за скромними розрахунками, близько 410 000 кубічних метрів опрісненої води на день (150 мільйонів кубічних метрів на рік), тоді як площа, котру він займає, становить близько 20 гектарів (приблизно 50 акрів землі). Оскільки, як вже зазначалося раніше, загальне щорічне споживання води у світі на сьогодні складає близько 9 трильйонів 972 мільярдів кубічних метрів, то це означає, що потрібно було би 60 000 заводів для того, щоб обробити всю питну воду, яка використовується. Знову ж таки, ця екстремальна екстраполяція призначена для того, щоби мати якусь порівняльну точку, оскільки у дійсності нам не потрібно опріснювати так багато води.

Втім, припускаючи, що нам насправді потрібно постійно опріснювати морську воду для того, щоби відповідати викликам глобального споживання, в загальному нам би знадобилося 3 мільйони акрів землі. Планета має близько 217 490 миль берегової лінії, що означає: при широкому використанні моделі, яка застосовується у місті Вогтаггі, яка займає, умовно, 20 гектарів (близько 50 акрів), при тому, що в гектарі 100 метрів (або 328 футів), припускаючи, що споруда буде мати чотири гектари глибиною та п’ять гектарів завдовжки, та розміщуватися паралельно до берегової лінії, завод буде займати до 1 640 футів вздовж берега. Припускаючи, що ці 60 000 заводів будуть однакові за розмірами, це означає, що вони зайняли б 98 400 000 футів, або 18 636 миль берегової лінії (8,5% від всієї світової берегової лінії).

Звісно, це доволі велика частка берегової лінії, і при виборі відповідного місця розташування такого заводу, зазвичай, беруть до уваги чимало інших факторів. Знову ж таки, наведена екстраполяція цих статистичних даних має на меті лиш дати загальне уявлення про те, що означає така продуктивність у світлі дефіциту води та стресових проблем сьогодення. Проте факт залишається фактом: очевидно, що в рамках такої програми за допомогою самого лиш опріснення, інфраструктурно поєднаного із системою розподілу води для її транспортування сушею, можна задовольнити потреби людей, які страждають від нестачі води.

Для завершального прикладу можна зменшити цю абстрактну екстраполяцію і застосувати її в умовах реального життя. Наприклад, на африканському континенті, населення якого на 2013 рік складало приблизно 1 мільярд населення, близько 345 мільйонів людей не мали доступу до питної води у достатній кількості. Якщо ми застосуємо вищезгаданий середній рівень споживання, що складає 1385 кубічних метрів на рік, намагаючись забезпечити таким об’ємом води кожного з тих 345 мільйонів людей, нам потрібно було би виробляти 477 825 000 000 кубічних метрів щорічно.

Якщо використовувати річну продуктивність виробничих потужностей у Вогтаггі, яка складає 150 мільйонів кубічних метрів, як базову цифру, то для Африки знадобилося б 3185 50-акрових заводів вздовж берегової лінії для того, щоб задовольнити такий попит. Це забрало би близько 5 223 400 футів або 989 миль (довжина берегової лінії Африки – 25 158 миль). Це складає лише 3,9% берегової лінії Африки.

Проте, якщо зменшити цю цифру вдвічі й використовувати систему опріснення води для одного сегменту та систему ультрафіолетового очищення – для іншого, то процес опріснення потребував би близько 1,9% або 494 миль берегової лінії для розміщення опріснювальних виробничих потужностей і лише 296 акрів землі для потужностей з очищення води. Це мізерна частка від загальної площі суші Африки (близько 7 мільярдів акрів). До того ж це цілком здійсненна річ, і очевидно, що в цьому випадку (зрештою, як і в усіх інших випадках) ми стратегічно максимізували б більш ефективний процес очищення, а опріснення застосовували б для решти попиту.

Такі сирі статистичні дані показують, що при ультрафіолетовому та традиційному знезаражуванні, в поєднанні з традиційними процесами опріснення, які існують зараз, навіть ігноруючи швидкий прогрес, що відбувається в обох галузях, який ймовірно дасть експоненціально прогресивний рівень ефективності в наступних десятиліттях, думка про те, що ми повинні терпіти нестачу води є абсурдом. При обох цих ізольованих екстраполяціях припускається, що буде застосовуватися лише один із методів у глобальних масштабах, наче немає іншого джерела питної води.

У реальності, зважаючи на наявний рівень все ще доступної свіжої води, в поєднанні з простим, розумним переналаштуванням мережі схем повторного використання води задля подальшого збереження теперішньої продуктивності, в поєднанні як із великомасштабними, так і з маломасштабними процесами опріснення та знезараження, відповідно до вимог у різних регіонах (багато з яких може живитися швидко прогресуючими процесами відновлювальної енергії), ми маємо технічну здатність довести доступність питної води до рівня абсолютного глобального достатку.

 

2A) Зворотній осмос

Мета: Вивчення технології зворотного осмосу, створення прототипу обладнання з опріснення та очищення води методом зворотного осмосу, побудова заводу з опріснення води шляхом застосування технології зворотного осмосу в промислових масштабах для забезпечення населення чистою водою.

Координатор: Олексій Сірий

 

2B) Термальний процес багатоступеневого миттєвого випарювання

Мета: Вивчення технології термального процесу багатоступеневого миттєвого випарювання, створення прототипу обладнання з опріснення води шляхом термального процесу багатоступеневого миттєвого випарювання, побудова заводу з опріснення води шляхом застосування технології термального процесу багатоступеневого миттєвого випарювання в промислових масштабах для забезпечення населення чистою водою.

Координатор: Олексій Сірий

 

2C) Метод багатоколонної дистиляції

Мета: Вивчення технології багатоколонної дистиляції, створення прототипу обладнання з опріснення води методом багатоколонної дистиляції, побудова заводу з опріснення води шляхом застосування технології багатоколонної дистиляції в промислових масштабах для забезпечення населення чистою водою.

Координатор: Олексій Сірий

 

2D) Ємнісне опріснення або ємнісна деіонізація

Мета: Вивчення технології ємнісної деіонізації, створення прототипу обладнання з опріснення води методом ємнісної деіонізації, побудова заводу з опріснення води шляхом застосування технології ємнісної деіонізації в промислових масштабах для забезпечення населення чистою водою.

Координатор: Олексій Сірий

Comments