تحلية المياه تزدهر. ولكن ماذا عن كل تلك السمية مالحة؟


إذا البشر فقط يمكن أن نشرب مياه البحر دون أن نموت ، لن نجد أنفسنا تتخبط في أزمة المياه. حتى لا تموت ، عليك أولاً غلي المياه المالحة وجمع البخار النقي ، أو الحصول على غشاء فاخر يتخلص من كل الملح ومن الحياة البحرية.

هذه هي الفكرة المثيرة للجدل وراء تحلية المياه على نطاق واسع – مرافق كبيرة وكبيرة ومكلفة تحول المياه المالحة إلى سائل لا يقتلك. الانتقاد الكلاسيكي للتحلية هو أنه يتطلب قدرا هائلا من الطاقة لمعالجة مياه البحر ، ولا ينبغي لنا أن نحرق أي نوع من أنواع الوقود الأحفوري أكثر مما نحتاج إليه. لكن المشكلة الأقل إثارة للإعجاب هي التأثير على البيئة المحلية: المنتج الثانوي الرئيسي من المحال هو الماء المالح ، الذي يضخ المرافق مرة أخرى إلى البحر. تغرق الأشياء إلى قاع البحر وتسبب في دمار النظم الإيكولوجية ، وتصطدم بمعدلات الأوكسجين وتزداد نسبة الملح.

لسوء الحظ ، لم يكن لدى العلماء فكرة جيدة عن كمية المحاليل الملحية التي تنتجها 16000 مؤسسة عالمية تعمل في مجال تحلية المياه. الى الآن. أفاد باحثون اليوم أن إنتاج المحاليل الملحية العالمية أعلى بنسبة 50 في المائة من التقديرات السابقة ، حيث بلغ مجموعها 141.5 مليون متر مكعب في اليوم ، مقارنة بـ 95 مليون متر مكعب من المياه العذبة الفعلية الناتجة عن المرافق. من المؤكد أن الأخبار السيئة للبيئة ، ولكن الأمور ليست وخيمة: تتطور تقنية Desal بسرعة ، لذا فإن النباتات تصبح أكثر كفاءة بكثير ، سواء في المياه المالحة التي تنتجها أو الطاقة التي تستخدمها.

تقع مرافق التحلية عادة في واحدة من فئتين: الحرارية والغشائية. مع الحرارية ، تمتص في مياه البحر ، وتسخين للحصول على بخار نقي ، وضخ المياه المالحة المتبقية إلى البحر. مع الأغشية ، يمكنك دفع مياه البحر في ضغوط كبيرة من خلال سلسلة من المرشحات ، والتي تسحب كل الملح والملوثات الأخرى.

تعتبر الطريقة الحرارية هي طريقة المدرسة القديمة – وقبل ثمانينيات القرن الماضي ، مرت 84 في المائة من المياه المحلاة بهذه العملية. منذ بداية الألفية الجديدة ، مع ذلك ، فإن نوعًا معينًا من تكنولوجيا الغشاء ، التناضح العكسي (سنسميها RO RO) ، قد تكاثر بشكل كبير. تنتج مرافق RO الآن 69 في المائة من المياه المحلاة في جميع أنحاء العالم.

لماذا ا؟ لأن RO هو أرخص وأكثر كفاءة. يعني التقدم في تكنولوجيا الأغشية أن المرافق تتطلب ضغطًا أقل وأقل ، وبالتالي طاقة ، لتصفية مياه البحر. كميزة إضافية ، تنتج RO كمية أقل من المياه المالحة. مع الحرارية ، قد 75 ٪ من المياه التي تجلبها ترك كمحلول ملحي. مع RO ، أكثر من 50-50 مياه عذبة لمياه الصرف الصحي.

يقول إدوارد جونز ، المشارك في الدراسة الجديدة وعالم في علم البيئة في جامعة فاغينينغن في هولندا: "يعتمد أيضًا على مياه التغذية" أو مياه المدخلات. "إن التناضح العكسي أقل كفاءة عندما تقوم بتحلية مياه شديدة الملوحة ، مثل مياه البحر. ويزداد الأمر شيوعًا مع انخفاض ملوحة مياه التغذية ".

Jones et al./sience of the Total Environment

هذا هو الاعتبار المهم لأن ليس كل مرافق desal معالجة مياه البحر. في الواقع ، إذا ألقيت نظرة على الخريطة أعلاه ، سترى عددًا كبيرًا منها داخليًا. هذه هي معالجة المياه المالحة (أي قليلة المالحة) من المياه الجوفية أو الأنهار للشرب ، أو للاستخدام في الصناعة والزراعة. إنها بطبيعتها أكثر كفاءة من النباتات الساحلية التي تعالج مياه البحر.

وهذا جزء من السبب في أن النباتات الساحلية في الشرق الأوسط وشمال أفريقيا تنتج نسبة مذهلة من محلول الملح في العالم. هناك ما مجموعه 173 بلداً وإقليماً يدير منشآت تحلية ، لكن أربع دول فقط هي المملكة العربية السعودية والإمارات العربية المتحدة والكويت وقطر ، تنتج 55 في المائة من محلول الملح المحلى على مستوى العالم ، وفقاً للدراسة الجديدة.

السبب الثاني لهذا التناقض هو أنه في الشرق الأوسط يستخدمون معامل حرارية قديمة غير فعالة ، بينما يتحول باقي العالم إلى RO. يقول جونز: "هذه المصانع مكلفة جدًا جدًا للبناء ، لذا من غير المحتمل أن يتم نقلها في وضع عدم الاتصال". "لذا لا تزال هناك مصانع تعمل تنتج كميات كبيرة من المحاليل الملحية ، لا سيما في الشرق الأوسط ، حيث تمتلك شبكة متطورة للغاية من محطات التحلية الحرارية".

تستطيع البلدان في الشرق الأوسط الاستمرار في إدارة هذه الأمور المتعطشة للطاقة لأنها غارقة في أموال النفط ولكنها فقيرة في الموارد المائية. ولكن مع نمو السكان في أماكن أخرى حول العالم ، وتغير المناخ يؤدي إلى موجات الجفاف ، أصبحت "ديسال" خيارًا جذابًا بشكل متزايد. (يتوقع المحللون معدل نمو سنوي للصناعة يصل إلى 9٪ على الأقل خلال السنوات الأربع القادمة. يمكنك أن ترى مدى ازدهار عالم الديس مؤخراً في الرسم البياني أدناه). على سبيل المثال ، سارعت كيب تاون العام الماضي إلى جلب معدل مؤقت RO النباتات على الإنترنت حتى لا تذبل المدينة وسط جفاف مفرغة.

Jones et al./sience of the Total Environment

يقول منصور قادر ، المشارك في الدراسة الجديدة ومساعد مدير معهد المياه والبيئة والصحة التابع لجامعة الأمم المتحدة: "إن زيادة ندرة المياه هي المحرك الرئيسي". "في الوقت نفسه ، إذا نظرت إلى البلدان التي شهدت تحسناً هائلاً في التحلية ، فهذه هي البلدان التي تستطيع تحمل تكاليفها."

إن الطفرة في مجال التحلية تجلب معها موجة من المياه المالحة. ولما كانت هذه المادة أكثر كثافة من مياه البحر النموذجية ، فإنها تغرق في قاع البحر وتعطل مجتمعات الحياة النابضة بالحياة ، التي تجد نفسها بحاجة إلى ملح أقل بكثير وأكسجين أكثر بكثير. يمكن للمرافق أن تخفف من الأثر البيئي من خلال ، على سبيل المثال ، خلط المحلول الملحي بمياه البحر قبل ضخه ، لتخفيفه. قد يهتمون أيضًا بطرد المنتج الثانوي حيث تكون التيارات أقوى ، وبالتالي تبديد الماء المالح بشكل أسرع. في الداخل ، قد يتبخر النبات المياه في أحواض ويخرج الملح المتبقي.

لكن المياه المالحة هي أكثر من مجرد مياه ملوثة – يمكن أن يتم تحميلها بالمعادن الثقيلة والمواد الكيميائية التي تحافظ على مياه التغذية من التسليح في منشأة معقدة ومكلفة. يقول جونز: "إن مضادات التجمد المستخدمة في العملية ، خاصة في المعالجة المسبقة لمصدر المياه ، تتراكم وتصبح في البيئة بتركيزات يمكن أن يكون لها تأثيرات ضارة على الأنظمة البيئية". التخفيف يمكن أن يساعد في مشكلة اللولبية ، لكنه لا يتخلص من السموم الكيميائية.

ولكن هنا تكمن الفرصة: يمكن أن يحتوي التفريغ أيضًا على عناصر ثمينة مثل اليورانيوم. قد يكون هذا حافزًا كافيًا لتحويل محاليل ملوحة المياه من منتج ثانوي ضار إلى مصدر للدخل. أو قد تستخدم برك تبخيرية داخلية لإنتاج ملح الطريق التجاري لتقطير الطرق. وهذا يمكن أن يساعد في تنظيف الصناعة ، لأن الرأسمالية.

يقول جونز: "هناك بالتأكيد فرص اقتصادية متاحة". "لهذا السبب نشدد على وجود أخبار إيجابية هنا أيضًا. هناك فرصة بالإضافة إلى كونها تحديًا كبيرًا في الوقت الحالي. "

Desal ، لجميع أخطائه ، لن يذهب إلى أي مكان. ومع انخفاض التكلفة ، سيستمر الاعتماد على النمو. تعتمد بلدان الشرق الأوسط بالكامل عليها ، في حين تستخدمها مناطق أخرى ، مثل جنوب كاليفورنيا ، لتكميل مصادر المياه التقليدية – والتي لا يمكن التنبؤ بها على نحو متزايد -. فعلى سبيل المثال ، ينتج مصنع تديره شركة بوسيدون ووتر 10 في المائة من إمدادات المياه في مقاطعة سان دييغو.

تقول جيسيكا جونز ، المتحدثة باسم بوسيدون: "هذا ما يكفي من المياه لخدمة 400000 ساكن". "هذا هو فقط الجديد إمدادات المياه في المقاطعة التي لا تعتمد على الثلج في Sierras أو الأمطار المحلية – حقا مقاومة للمناخ.

ما عدا ، هذا هو حقيقة أن مستويات سطح البحر ترتفع بسبب تغير المناخ ، مما يهدد محطات تحلية مياه البحر في جميع أنحاء العالم. ومما يثير السخرية أن هذه المرافق تمتص كميات هائلة من الطاقة ، مما يسهم في مشكلة الانبعاثات. يقول مايكل كيبارسكي ، مدير معهد ويلر ووتر في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، الذي لم يشارك في هذه الدراسة: "من منظور التأثير ، تكون كثافة الطاقة ضخمة". "حتى إذا كانت تعمل بالطاقة بواسطة مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية أو الرياح ، فأنت لا تزال تستخدم كمية هائلة من الطاقة ، والتي يمكن من حيث المبدأ أن تذهب إلى مكان آخر لتحل محل استهلاك الوقود الأحفوري".

ويضيف كيبارسكي: "إن تحلية المياه ليست علاجا شافيا". في مكان مثل كاليفورنيا ، يمكن أن يكون مكملا لمصادر المياه التقليدية مثل الثلج. وعلى الرغم من أن كفاءة هذه المحطات سوف تتحسن ، إلا أن هذا لا يزال يمثل تكنولوجيا مفترضة في الأساس للطاقة. "هناك حدود نظرية للحد من كثافة الطاقة التي من الممكن لتحلية مياه البحر" ، ويقول Kiparsky. "لن تكون رخيصة أبدا."

هذا عالم مرعب قمنا ببنائه لأنفسنا ، للتأكد. ولكن ربما لم يفت الأوان لتنظيف أعمالنا.


المزيد من القصص العظيمة