Odsalanie kwitnie, gdy miastom kończy się woda

Ta historia pierwotnie pojawiła się na Yale Environment 360 i jest częścią współpracy Climate Desk.

Jakieś 30 mil na północ od San Diego, wzdłuż wybrzeża Pacyfiku, siedzi Claude „Bud” Lewis Carlsbad Desalination Plant, największy wysiłek w celu przekształcenia słonej wody w słodką wodę w Ameryce Północnej.

Codziennie 100 milionów galonów wody morskiej jest przepychanych przez półprzepuszczalne membrany, aby stworzyć 50 milionów galonów wody, która jest przesyłana rurociągami do użytkowników komunalnych. Carlsbad, który stał się w pełni operacyjny w 2015 roku, tworzy około 10 procent słodkiej wody, z której korzysta 3,1 miliona ludzi w regionie, przy około dwukrotnym koszcie innego głównego źródła wody.

Drogi, tak, ale kluczowy dla faktu, że jest lokalny i niezawodny. „Susza jest powtarzającym się stanem tutaj w Kalifornii”, powiedział Jeremy Crutchfield, menedżer zasobów wodnych w San Diego County Water Authority. „Właśnie wyszliśmy z pięcioletniej suszy w 2017 roku. Zakład zmniejszył naszą zależność od importowanych dostaw, co czasami jest wyzwaniem tutaj w Kalifornii. Jest to więc element zapewniający niezawodność.”

Drugi zakład, podobny do Carlsbad, jest budowany w Huntington w Kalifornii z taką samą zdolnością 50 milionów galonów dziennie. Obecnie w Kalifornii istnieje 11 zakładów odsalania, a 10 kolejnych jest proponowanych.

Od dawna nadchodziła pora na odsalanie – w skrócie „desal”. Przez dziesięciolecia mówiono nam, że pewnego dnia zamieni ono oceany słonej wody w słodką i ugasi pragnienie świata. Ale postęp był powolny.

Teraz to się zmienia, ponieważ odsalanie wchodzi do gry w wielu miejscach na całym świecie. Kilka czynników zbiegło się w czasie, aby uruchomić nowe zakłady. Liczba ludności wzrosła w wielu miejscach dotkniętych niedoborem wody, w tym w części Chin, Indii, Afryki Południowej i Stanów Zjednoczonych, zwłaszcza w Arizonie i Kalifornii. Ponadto, susza – niektóre z nich napędzane przez zmieniający się klimat – występuje w wielu regionach, które nie tak dawno temu myślały, że ich zasoby są wystarczające.

San Diego jest jednym z tych miejsc. Z zaledwie 12 cali deszczu rocznie w śródziemnomorskim klimacie południowej Kalifornii i nie ma wód gruntowych, region dostaje połowę swojej wody z odległej rzeki Kolorado. Ilość śniegu, który spada w Górach Skalistych i utrzymuje tę potężną rzekę w ciągłym biegu, jednak w ciągu ostatnich dwóch dekad znacznie się zmniejszyła i według niektórych badaczy może być częścią stałego jałowienia Zachodu. Zmiana klimatu jest bardzo realnym zjawiskiem dla zarządców wody na całym południowym zachodzie i gdzie indziej.

W międzyczasie koszt odsolonej wody spadał wraz z rozwojem technologii i wzrostem kosztów innych źródeł. W ciągu ostatnich trzech dekad koszt odsalania spadł o ponad połowę.

Boom na odsalanie nie oznacza jednak, że wszędzie, gdzie jest dostęp do morza, znalazło się nowe źródło słodkiej wody. Okoliczności odgrywają dużą rolę. „W miarę wzrostu liczby ludności i wyczerpywania się istniejących zasobów wody powierzchniowej lub wyczerpywania się wód gruntowych albo ich zanieczyszczenia, problemy stają się poważne i trzeba dokonać wyboru” – powiedział Michael Kiparsky z Wheeler Water Institute w UC Berkeley School of Law. „Istnieją miejsca na całym świecie, gdzie odsalanie ma sens ekonomiczny, gdzie jest duże ciśnienie na zasoby wodne plus wiele dostępnych zasobów energetycznych,” takie jak Bliski Wschód.

Opowiadacze odsalania przyznają, że przemysł musi stawić czoła i rozwiązać kilka poważnych problemów środowiskowych, jeśli ma nadal się rozwijać. Odsalanie wymaga ogromnych ilości energii, która w niektórych miejscach jest obecnie dostarczana przez paliwa kopalne. Kiparsky ostrzega przed pętlą sprzężenia zwrotnego, w której więcej odsalania jest potrzebne w miarę ocieplania się planety, co prowadzi do zwiększenia emisji gazów cieplarnianych. Ponadto, istnieją poważne obawy o szkody dla życia morskiego z roślin systemów wlotowych i extra-salty ścieków.

Pierwsze duże skali odsalania roślin zostały zbudowane w 1960s, a tam są teraz około 20.000 obiektów na całym świecie, które przekształcają wodę morską w świeże. Królestwo Arabii Saudyjskiej, z bardzo małą ilością słodkiej wody i tanimi kosztami energii dla paliw kopalnych, które wykorzystuje w swoich zakładach odsalania, produkuje najwięcej słodkiej wody ze wszystkich krajów, jedną piątą światowej sumy.

Australia i Izrael są również głównymi graczami. Kiedy susza milenijna ogarnęła południowo-wschodnią Australię od końca lat 90. do 2009 roku, systemy wodne w regionie spadły do niewielkich ułamków swoich możliwości magazynowania. W obliczu kryzysu, Perth, Melbourne i inne miasta rozpoczęły budowę wielkich zakładów odsalania wody. Zakład w Melbourne, który dostarczył pierwszą wodę w 2017 roku, kosztował 3,5 miliarda dolarów i zapewnia jedną trzecią zaopatrzenia miasta. Jest to krytyczne, ponieważ region miał poniżej średniej opadów przez 18 z ostatnich 20 lat.

Izrael, zbyt, jest wszystko w na odsalanie. Ma pięć dużych zakładów w eksploatacji i plany na pięć kolejnych. Chroniczne niedobory wody należą tam już do przeszłości, ponieważ ponad połowa krajowych potrzeb kraju jest zaspokajana wodą z Morza Śródziemnego.

Globalnie, ponad 300 milionów ludzi otrzymuje obecnie wodę z zakładów odsalania, według Międzynarodowego Stowarzyszenia Odsalania.

Ale mimo zapotrzebowania, odsalarnie nie powstaną na każdym wybrzeżu. Główną z barier jest koszt budowy zakładu i koszt przetwarzania wody. San Diego County Water Authority płaci około 1200 dolarów za stopę akry wody pochodzącej z rzeki Kolorado i delty rzeki Sacramento San Joaquin i pompowanej setki mil do południowej Kalifornii. Taka sama ilość wody z elektrowni w Carlsbadzie – wystarczająca do zaopatrzenia pięcioosobowej rodziny przez rok – kosztuje około 2200 dolarów. Ponieważ Jezioro Mead – zbiornik wody z rzeki Kolorado na granicy Nevady i Arizony, który zaopatruje San Diego – gwałtownie spada, może pewnego dnia, być może w ciągu najbliższych kilku lat, nie będzie już w stanie zaopatrywać San Diego. Pewność jest najważniejsza.

Desal, jednak, jest nękany przez pewne poważne problemy środowiskowe. Istnieją dwa rodzaje odsalania – termiczna, która podgrzewa wodę, a następnie przechwytuje kondensację, i odwróconej osmozy, która zmusza wodę morską przez pory membrany, które są wielokrotnie mniejsze niż średnica ludzkiego włosa. To zatrzymuje cząsteczki soli, ale przepuszcza mniejsze cząsteczki wody. Obie te metody wymagają dużej ilości energii, a emisja gazów cieplarnianych spowodowana potrzebną mocą – szczególnie na Bliskim Wschodzie, gdzie paliwa kopalne generują energię elektryczną – jest znaczącym czynnikiem przyczyniającym się do globalnego ocieplenia.

Istnieją również skutki ekologiczne. Do wyprodukowania jednego galona słodkiej wody potrzeba dwóch galonów wody morskiej, co oznacza, że pozostały galon jest mętny. Jest on usuwany przez zwrócenie go do oceanu i – jeśli nie jest to zrobione prawidłowo przez rozpraszanie go na dużych obszarach – może pozbawić ocean tlenu i mieć negatywny wpływ na życie morskie.

Badania przeprowadzone przez Instytut ONZ ds. Wody, Środowiska i Zdrowia opublikowane na początku tego roku dowodzą, że problem odpadów solankowych został niedoszacowany o 50 procent i że po zmieszaniu z chemikaliami mającymi chronić systemy przed zanieczyszczeniem, solanka jest toksyczna i powoduje poważne zanieczyszczenie.

Inny problem wynika z zasysania wody morskiej do przetwarzania. Kiedy ryba lub inny duży organizm utknie na ekranie wlotu, umiera lub jest ranny; ponadto larwy ryb, jaja i plankton zostają wessane do systemu i są zabijane.

„Na naszym wlocie mamy małe organizmy, które wynoszą około półtora funta dorosłych ryb dziennie”, powiedziała Jessica Jones, rzecznik prasowy Posejdon Water, która jest właścicielem zakładu Carlsbad. „Aby to złagodzić, przywracamy 66 akrów mokradeł w zatoce San Diego. I właśnie dostaliśmy pozwolenie na nowy wlot, który zmniejszy wpływy.”

Według Heather Cooley, dyrektor ds. badań w Instytucie Pacyfiku, „jest wiele niewiadomych wokół wpływu na życie morskie. Nie było dużo monitorowania w zakładach.” Strategią coraz częściej stosowaną w celu uniknięcia, lub zmniejszenia, tego problemu jest zakopanie wlotów wody morskiej pod dnem morza i wykorzystanie piaszczystego dna oceanu jako naturalnego filtra.

W 2016 roku Kalifornia uchwaliła poprawkę dotyczącą odsalania, która zaostrzyła przepisy dotyczące poboru i usuwania solanki. Zwolennicy odsalania twierdzą, że zmiany były uciążliwe i spowalniają marsz w kierunku przyszłości desal.

Z powodu kosztów przetwarzania wody morskiej i wpływu na ocean, duża część niedawnego wzrostu odsalania wiązała się z wykorzystaniem wody słonawej. Ciała stałe w wodzie słonawej stanowią jedną dziesiątą ilości wody oceanicznej, co sprawia, że proces jest znacznie tańszy.

Arizona, wiecznie cierpiąca na niedobór wody i borykająca się z brakiem dostaw z rzeki Kolorado, przygląda się zarówno zakładom odsalania wody morskiej we współpracy z Meksykiem, który ma dostęp do oceanu, jakiego brakuje w tym stanie, jak i zakładom, które mogą uzdatniać 600 milionów stóp sześciennych złóż wody słonawej, które według szacunków stanu posiada.

Teksas, w międzyczasie, ma teraz 49 miejskich zakładów odsalania, które przetwarzają słonawą wodę, zarówno powierzchniową jak i podpowierzchniową. San Antonio buduje obecnie największy zakład odsalania wody słonawej w kraju. W pierwszej fazie produkuje ona 12 milionów galonów dziennie, co wystarcza dla 40 000 rodzin, ale do 2026 roku zakład ten, znany jako H2Oaks, będzie produkował 30 milionów galonów dziennie. Odsalanie słonawej wody kosztuje $1,000 do $2,000 za stopę akrową.

Cooley z Pacific Institute argumentuje, że przed budową zakładów odsalania, gminy powinny w pełni wdrożyć programy ochrony przyrody, promować ponowne wykorzystanie wody pitnej – ponowne wykorzystanie ścieków, znane również jako recykling od toalety do kranu – lub traktować odpływy wody burzowej. „Rozsądnie jest najpierw skorzystać z tańszych opcji, a droższe pozostawić na później, gdy będą potrzebne”, powiedziała.

Więcej wspaniałych historii WIRED

• Strach, dezinformacja, i rozprzestrzenianie się odry na Brooklynie
• Jak dziewięć osób zbudowało nielegalne imperium Airbnb warte 5 milionów dolarów
• Wewnątrz pokoju, w którym kontrolują satelity pogodowe
• Google Photos hacks to tame your picture overload
• Czas przejść na przeglądarkę prywatności
• 🏃🏽♀️ Chcesz mieć najlepsze narzędzia do zdrowia? Sprawdź nasze wybory zespołu Gear dla najlepszych trackerów fitness, sprzętu do biegania (w tym butów i skarpet) i najlepszych słuchawek.
• 📩 Uzyskaj jeszcze więcej naszych wewnętrznych informacji z naszym cotygodniowym biuletynem Backchannel