Kolik stojí odsolování mořské vody? Tři nadějné technologie
Nedostatek pitné vody ve světě je čím dál akutnější. Pohled vědy se tak již dlouhou dobu upírá na moře a oceány, kde je vody obrovské množství. Je zde však jeden zásadní problém – tuto vodu je třeba odsolit. Podívejte se na tři nadějné technologie, které by mohly proces odsolování mořské vody zefektivnit a zlevnit.
Problém není neexistence technologií, ale jejich energetická náročnost a cena
Voda v mořích a oceánech tvoří asi 97 % veškeré vody na planetě Zemi. V posledních letech přibývá populace, ubývá pitné vody a o vodě se hovoří jako o strategické surovině. Některé země v klimaticky teplejších oblastech nedostatek vody pociťují naplno již dávno. Pozornost vědců se tak logicky upírá právě na vodu v mořích a oceánech a především na to, jak ji odsolit. Problém nespočívá v tom, že by neexistovaly technologie schopné mořskou vodu zbavit soli, nýbrž ve vysoké energetické náročnosti, neefektivitě a vysokých nákladech těchto dlouhou dobu známých procesů. Vyvíjejí se tak stále nové metody desalinace, které by mohly být široce a dlouhodobě aplikovatelné.
1. Reverzní osmóza
Nazývat reverzní osmózu nadějnou technologií je trochu zavádějící. Tato metoda se již běžně používá, momentálně je dokonce tou nejrozšířenější a aktuálně stojí zhruba za 70 % celkového objemu vody vyrobené desalinací. Nicméně z dlouhodobého pohledu na proces odsolování vody se jedná o poměrně moderní metodu, která zažila svůj hlavní boom až v posledních letech. Zatímco v minulosti byly metody odsolování vody založené zejména na odlišných bodech varu, reverzní osmóza funguje na rozdílu ve velikosti přítomných částic.
Klíčová pro tuto metodu je polopropustná membrána, jejíž póry umožní prostup molekul vody, ale ionty soli skrz ně neprojdou. Na jednu stranu membrány se tedy dostane čistá voda a na druhou stranu roztok soli. Poté dochází k samovolnému pronikání vody skrz membránu do roztoku soli. Je proto potřeba u soli zvýšit tlak nad hodnotu osmotického tlaku – voda poté začne protékat zpět a je možné ji odebírat. Odpadním produktem odsolování je tzv. solanka, extrémně slaná voda. Na každý litr odsolené vody připadá asi 1,5 litru solanky. Ta je nejčastěji vypouštěna zpět do moře, protože její další využití není v současné době ekonomicky výhodné.
Právě solanka představuje největší problém reverzní osmózy. Na světě je v důsledku odsolování vody každý den vraceno do moří 142 miliard litrů tohoto slaného roztoku, který navíc po celém procesu obsahuje těžké kovy a různé chemikálie. Existuje již řada studií, které poukazují na škodlivé působení této směsi na ekosystémy a organismy v oceánech. Potíže představuje také nerovnoměrná distribuce solanky – asi 70 % je vypouštěno do moří ze severu Afriky a středního východu. Jen čtyři země stojí za více než polovinou vypuštěného odpadu. Jsou jimi Saúdská Arábie, Spojené arabské emiráty, Kuvajt a Katar – tedy země, které mají s nedostatkem vody značné problémy. Dokud nebude problém se solankou vyřešen, stále půjde jen o dočasnou metodu, která bude muset být nahrazeno jinou.
2. Grafenové síto
Jednou z metod, která by mohla reverzní osmózu nahradit, je využití grafenového síta. Tato varianta by měla být účinnější a produkovat výrazně méně solanky. Klíčovou látkou jsou oxidy grafenu, které vytvoří membránu, jež propustí molekuly vody, nikoliv však molekuly soli. Oxidy grafenu je možné snadno vytvářet oxidací v laboratoři a poté je nanášet na materiál, jenž poslouží jako filtr. Průmyslové využití by navíc nemělo být drahé a mohlo by být dostupné i pro chudé země, které bojují s nedostatkem vody, ale nemohou si dovolit továrny na desalinaci.
Grafenové síto se pro odsolování vody zatím nepoužívá, vše je ve fázi vědeckého výzkumu. Pracují na něm výzkumníci z anglické University of Manchester. Je potřeba zjistit mimo jiné použitelnost v běžném procesu a zda, případně do jaké míry, síta propouštějí grafen do filtrované vody a co by to znamenalo pro lidský organismus. Tuto metodu čeká ještě mnoho bádání a testování, nicméně přesto je považována za jednu z nejnadějnějších v oblasti odsolování mořské vody.
3. Zcela nová metoda nebo zefektivnění starých metod
Vypíchnout nějakou třetí technologii, která by představovala naději v odsolovacích technologií, je těžké. Jedním ze způsobů by mohla být desalinace pomocí speciálního roztoku, který testují vědci z americké Columbia University. Tato metoda by mohla teoreticky posloužit také jako řešení problému se solankou, podle dosavadního testování totiž daný roztok dokáže odsolit i takto slanou vodu. Alternativou ke grafenovým sítům by pak mohla být nanosíta z disulfidu molybdenu, která zkoumají vědci v americkém Illinois.
Stejně tak nelze vyloučit zefektivnění některé z dlouho existujících metod – odsolení vody lze dosáhnout například solární destilací, vícestupňovou destilací, kompresí páry nebo elektrodialýzou. S velkou pravděpodobností se dá tvrdit, že zvítězí metoda, která bude ekonomicky nejefektivnější.
Kolik to vše stojí?
Odsolování mořské vody běžné stojí asi dvojnásobek toho, na co vyjde úprava vody ze sladkovodních zdrojů. Prostřednictvím reverzní osmózy dokáží současné průmyslové odsolovací technologie získat z mořské vody tisíc litrů pitné vody za cenu mezi 0,5–2 americkými dolary. Ne vždy však odsolování musí znamenat dražší vodu pro konečného spotřebitele. Například v Izraeli, kde odsolená voda pokrývá asi 70 % celkové spotřeby pitné vody, stojí kubík vody bez jakýchkoliv dotací zhruba 13 korun, tedy výrazně méně než v České republice, kde je pitná voda získávána ze sladkovodních toků.
