Desalination Is Booming as Cities Run Out of Water

Tämä juttu ilmestyi alun perin Yale Environment 360 -sivustolla, ja se on osa Climate Desk -yhteistyötä.

Noin 30 mailia San Diegosta pohjoiseen Tyynenmeren rannikolla sijaitsee Claude ”Bud” Lewis Carlsbadin suolanpoistolaitos, joka on Pohjois-Amerikan suurin yritys muuttaa suolainen vesi makeaksi vedeksi.

Joka päivä 100 miljoonaa gallonaa merivettä työnnetään puoliläpäisevien membraanien läpi, ja näin syntyy 50 miljoonaa gallonaa vettä, joka ohjataan vesijohtoverkkoon kunnallisille käyttäjille. Carlsbad, joka tuli täyteen toimintavalmiuteen vuonna 2015, luo noin 10 prosenttia alueen 3,1 miljoonan ihmisen käyttämästä makeasta vedestä, ja se on noin kaksi kertaa kalliimpaa kuin toinen päävesilähde.

Kallista, kyllä, mutta elintärkeää sen vuoksi, että se on paikallista ja luotettavaa. ”Kuivuus on toistuva tila täällä Kaliforniassa”, sanoo Jeremy Crutchfield, San Diegon piirikunnan vesilaitoksen vesivarojen johtaja. ”Pääsimme juuri viiden vuoden kuivuudesta vuonna 2017. Laitos on vähentänyt riippuvuuttamme tuontitoimituksista, mikä on toisinaan haastavaa täällä Kaliforniassa. Se on siis osa luotettavuutta.”

Carlsbadin kaltaista toista laitosta rakennetaan Kalifornian Huntingtoniin, jossa on sama 50 miljoonan gallonan vuorokausikapasiteetti. Tällä hetkellä Kaliforniassa on 11 suolanpoistolaitosta, ja 10:tä muuta on ehdotettu.

Suolanpoistoa – lyhyesti suolanpoistoa – on odotettu kauan. Vuosikymmeniä meille on kerrottu, että se jonain päivänä muuttaisi valtamerten suolaisen veden makeaksi ja sammuttaisi maailman janon. Mutta edistyminen on ollut hidasta.

Se on nyt muuttumassa, sillä suolanpoisto on tulossa käyttöön monissa paikoissa ympäri maailmaa. Useat tekijät yhdistyvät, jotta uusia laitoksia saadaan käyttöön. Väestö on kasvanut voimakkaasti monissa vesipulasta kärsivissä paikoissa, kuten osissa Kiinaa, Intiaa, Etelä-Afrikkaa ja Yhdysvaltoja, erityisesti Arizonassa ja Kaliforniassa. Lisäksi kuivuutta – josta osa johtuu muuttuvasta ilmastosta – esiintyy monilla alueilla, joiden vesivarastojen luultiin vielä vähän aikaa sitten olevan riittävät.

San Diego on yksi näistä paikoista. Etelä-Kalifornian välimerellisessä ilmastossa sataa vain 12 tuumaa vuodessa, eikä alueella ole pohjavettä, joten se saa puolet vedestään kaukaisesta Colorado-joesta. Kalliovuorilla sataneen lumen määrä, joka pitää tuon mahtavan joen virtaavana, on kuitenkin vähentynyt huomattavasti kahden viime vuosikymmenen aikana, ja joidenkin tutkijoiden mukaan se voi olla osa lännen pysyvää kuivumista. Ilmastonmuutos on hyvin todellinen ilmiö vesivarojen hallinnoijille kaikkialla lounaassa ja muualla.

Suolanpoistoveden kustannukset ovat samalla laskeneet sitä mukaa, kun tekniikka kehittyy ja muiden vesilähteiden kustannukset nousevat. Viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana suolanpoiston kustannukset ovat laskeneet yli puolella.

Suolanpoiston buumi ei kuitenkaan tarkoita sitä, että kaikkialta, missä on pääsy mereen, on löytynyt uusi makean veden lähde. Olosuhteilla on suuri merkitys. ”Kun väestömäärä kasvaa ja nykyiset pintavesivarannot ehtyvät tai pohjavesi on ehtynyt tai saastunut, ongelmat ovat akuutteja ja on tehtävä valintoja”, sanoi Michael Kiparsky UC Berkeleyn oikeustieteellisen korkeakoulun Wheeler Water Institute -laitokselta. ”Maailmassa on paikkoja, joissa suolanpoisto on taloudellisesti järkevää, kun vesivaroihin kohdistuu suuri paine ja käytettävissä on paljon energiavaroja”, kuten Lähi-idässä.

Suolanpoiston kannattajat myöntävät, että alan on kohdattava ja ratkaistava joitakin vakavia ympäristökysymyksiä, jos se aikoo jatkaa kasvuaan. Suolanpoisto vaatii valtavia määriä energiaa, joka joissakin paikoissa saadaan tällä hetkellä fossiilisista polttoaineista. Kiparsky varoittaa takaisinkytkennästä, jossa suolanpoistoa tarvitaan enemmän, kun maapallo lämpenee, mikä johtaa kasvihuonekaasupäästöjen lisääntymiseen. Lisäksi on olemassa vakavia huolenaiheita siitä, että laitosten vedenottojärjestelmät ja erittäin suolainen jätevesi vahingoittavat meren elämää.

Ensimmäiset suuren mittakaavan suolanpoistolaitokset rakennettiin 1960-luvulla, ja nykyään maailmassa on noin 20 000 laitosta, jotka muuttavat meriveden makeaksi. Saudi-Arabian kuningaskunta, jossa on hyvin vähän makeaa vettä ja jonka suolanpoistolaitoksissa käytettävien fossiilisten polttoaineiden energiakustannukset ovat halpoja, tuottaa eniten makeaa vettä kaikista valtioista, viidenneksen koko maailman makeasta vedestä.

Australia ja Israel ovat myös merkittäviä toimijoita. Kun vuosituhannen vaihteen kuivuus koetteli Kaakkois-Australiaa 1990-luvun loppupuolelta vuoteen 2009 asti, alueen vesijärjestelmien varastointikapasiteetti putosi pieneen murto-osaan. Kriisin edessä Perth, Melbourne ja muut kaupungit ryhtyivät rakentamaan suuria suolanpoistolaitoksia. Melbournen laitos, joka toimitti ensimmäisen kerran vettä vuonna 2017, maksoi 3,5 miljardia dollaria, ja se tuottaa kolmanneksen kaupungin vedensaannista. Se on kriittinen, koska alueella on satanut keskimääräistä vähemmän 18 viimeisestä 20 vuodesta.

Ja Israelkin on täysillä mukana suolanpoistossa. Sillä on viisi suurta laitosta toiminnassa, ja se suunnittelee viittä lisää. Siellä krooninen vesipula on nyt menneisyyttä, sillä yli puolet maan kotimaan tarpeista katetaan Välimerestä saatavalla vedellä.

Maailmanlaajuisesti yli 300 miljoonaa ihmistä saa nykyisin vetensä suolanpoistolaitoksista, International Desalination Associationin mukaan.

Mutta tarpeesta huolimatta suolanpoistolaitoksia ei rakenneta jokaiselle rannikolle. Esteenä ovat ennen kaikkea laitoksen rakentamisen ja veden käsittelyn kustannukset. San Diegon piirikunnan vesilaitos maksaa noin 1 200 dollaria hehtaarijalasta vettä, joka hankitaan Colorado-joesta ja Sacramenton San Joaquin -joen suistosta ja pumpataan satoja kilometrejä Etelä-Kaliforniaan. Sama määrä Carlsbadin laitoksesta saatavaa vettä, joka riittää viiden hengen perheelle vuodeksi, maksaa noin 2 200 dollaria. Koska Mead-järvi – Nevadan ja Arizonan rajalla sijaitseva Colorado-joen vesivarasto, joka toimittaa vettä San Diegoon – laskee jyrkästi, se ei ehkä jonain päivänä, ehkä jo lähivuosina, pysty enää toimittamaan vettä San Diegoon. Varmuus on ensiarvoisen tärkeää.

Desalia vaivaavat kuitenkin vakavat ympäristöongelmat. On olemassa kahdenlaisia suolanpoistomenetelmiä – terminen, jossa vesi kuumennetaan ja sitten otetaan talteen kondenssivesi, ja käänteisosmoosi, jossa merivesi pakotetaan kalvon huokosten läpi, jotka ovat monta kertaa pienempiä kuin ihmisen hiuksen halkaisija. Näin suolamolekyylit jäävät kiinni, mutta pienemmät vesimolekyylit pääsevät läpi. Molemmat vaativat paljon energiaa, ja tarvittavan energian aiheuttamat kasvihuonekaasupäästöt – erityisesti Lähi-idässä, jossa fossiilisilla polttoaineilla tuotetaan sähköä – ovat merkittävä tekijä ilmaston lämpenemisessä.

Myös ekologisia vaikutuksia. Yhden gallonan makean veden tuottamiseen tarvitaan kaksi gallonaa merivettä, mikä tarkoittaa, että jäljelle jäävä gallona on suolapitoista. Se hävitetään palauttamalla se takaisin mereen, ja – jos sitä ei tehdä oikein levittämällä se laajoille alueille – se voi heikentää meren happipitoisuutta ja vaikuttaa kielteisesti meren eliöihin.

YK:n vesi-, ympäristö- ja terveysinstituutin aiemmin tänä vuonna julkaisemassa tutkimuksessa väitetään, että suolavesijätteen ongelmaa on aliarvioitu 50 prosentilla ja että sekoittuessaan kemikaaleihin, joiden tarkoituksena on estää järjestelmien likaantuminen, suolavesi on myrkyllistä ja aiheuttaa vakavaa saastumista.

Toinen ongelma aiheutuu meriveden imemisestä jalostusta varten. Kun kala tai muu suuri organismi juuttuu imusäleikköön, se kuolee tai loukkaantuu; lisäksi kalan toukat, mätimunat ja plankton imeytyvät järjestelmään ja kuolevat.

”Imusäleikössämme on pieniä organismeja, joita on noin puolitoista kiloa aikuisia kaloja päivässä”, sanoi Jessica Jones, Carlsbadin laitoksen omistavan Poseidon Waterin tiedottaja. ”Tämän vähentämiseksi kunnostamme 66 hehtaaria kosteikkoja San Diegon lahdella. Ja saimme juuri luvan uuteen vedenottoon, joka vähentää vaikutuksia.”

Tyynenmeren instituutin tutkimusjohtajan Heather Cooleyn mukaan merieläimiin kohdistuviin vaikutuksiin liittyy paljon tuntemattomia asioita. Laitoksilla ei ole ollut paljon seurantaa.” Yhä useammin käytetty strategia tämän ongelman välttämiseksi tai vähentämiseksi on meriveden ottoaukkojen hautaaminen merenpohjan alle ja hiekkaisen merenpohjan käyttäminen luonnollisena suodattimena.

Kaliforniassa hyväksyttiin vuonna 2016 suolanpoistoa koskeva lakimuutos (Desalination Amendment), jolla tiukennettiin vedenottoa ja suolaveden loppusijoitusta koskevia säännöksiä. Suolanpoiston kannattajat väittävät, että muutokset ovat olleet raskaita ja hidastavat etenemistä kohti suolanpoiston tulevaisuutta.

Meriveden käsittelyn kustannusten ja mereen kohdistuvien vaikutusten vuoksi suuri osa viimeaikaisesta suolanpoiston kasvusta on liittynyt murtoveden käyttöön. Murtoveden kiintoainepitoisuus on kymmenesosa meriveden kiintoainepitoisuudesta, mikä tekee prosessista paljon halvemman.

Arizonassa, jossa on jatkuvasti pulaa vedestä ja Coloradojoen vesivarastot ovat vähissä, harkitaan sekä meriveden suolanpoistolaitosta yhteistyössä Meksikon kanssa, jolla on osavaltiolta puuttuvat meriyhteydet, että laitoksia, joilla voidaan käsitellä osavaltion arvion mukaan hallussaan olevia 600 miljoonan hehtaarin murtovesiesiesiylijäämiä.

Texasissa on nyt 49 kunnallista suolanpoistolaitosta, jotka käsittelevät murtovettä, sekä pinta- että maanalaista vettä. San Antonio rakentaa parhaillaan maan suurinta murtoveden suolanpoistolaitosta. Ensimmäisessä vaiheessa se tuottaa 12 miljoonaa gallonaa päivässä, mikä riittää 40 000 perheelle, mutta vuoteen 2026 mennessä H2Oaks-niminen laitos tuottaa 30 miljoonaa gallonaa päivässä. Murtoveden suolanpoisto maksaa 1 000-2 000 dollaria hehtaarijalkaa kohti.

Paccific Instituten Cooley väittää, että ennen suolanpoistolaitosten rakentamista kuntien pitäisi panna täysimääräisesti täytäntöön säästöohjelmat, edistää juomakelpoista uudelleenkäyttöä – jäteveden uudelleenkäyttöä, jota kutsutaan myös WC:stä vesijohtoveden kierrätykseksi – tai käsitellä sadevesien valumia. ”On järkevää toteuttaa ensin halvemmat vaihtoehdot ja jättää kalliimmat vaihtoehdot myöhemmin kehitettäviksi, kun niitä tarvitaan”, hän sanoi.

More Great WIRED Stories

• Pelko, väärää tietoa, ja tuhkarokko leviää Brooklynissa
• Kuinka yhdeksän ihmistä rakensi laittoman 5 miljoonan dollarin Airbnb-imperiumin
• Sisällä huoneessa, jossa sääsatelliitteja hallitaan
• Google Photos -hakkerit, joilla kesytät kuvien ylikuormituksen
• On aika vaihtaa yksityisyysselaimeen
• 🏃🏽♀️ Haluatko parhaat työkalut terveeksi? Tutustu Gear-tiimimme valintoihin parhaista kuntoilunseurantalaitteista, juoksuvarusteista (mukaan lukien kengät ja sukat) ja parhaista kuulokkeista.
• 📩 Saat vielä enemmän sisäpiirin tietoa viikoittaisesta Backchannel-uutiskirjeestämme