Den avsalting av vann (også kalt avsalting eller avsalting ) er en prosess som gir friskt vann ( drikkevann eller sjelden på grunn av kostnader, brukbare for vanning ) fra brakkvann eller salt ( sjøvann i særdeleshet).
Svært generelt er det enklere og mer økonomisk å finne kilder til ferskvann som skal behandles (overflatevann, som innsjø og elv eller grunnvann), enn å avsalte sjøvann, men i mange regioner i verden er det ferske kilder vann er ikke-eksisterende eller blir utilstrekkelig med hensyn til befolkningsvekst eller industriproduksjon.
På den annen side er det ofte lønnsomt å kombinere produksjonen av ferskvann med en annen aktivitet (spesielt produksjon av energi , fordi dampen som er tilgjengelig ved utløpet av turbinene, og tapt i et konvensjonelt anlegg, kan gjenbrukes i et anlegg . såkalt termisk avsaltningsstasjon eller fungerer på prinsippet om fordampning).
Sjøvann har en saltholdighet på rundt 35 g / L , med betydelige regionale variasjoner ( 42 g / L i Persiabukta). For å skille saltet tar det, fra et rent teoretisk synspunkt og uten tap av energi (isentropisk avsaltning), omtrent 0,56 kWh / m 3 .
Avsaltingssystemer er preget av effektiviteten og nivået av rest salt ( saltlake ).
Over hele verden produserer vi daglig 95 millioner kubikkmeter ferskvann i 2018, og avviser 141,5 millioner m 3 per dag saltlake, hvis innvirkning på utslippsområdene gjelder vitenskapelige eksperter fra FN .
Avsaltingssystemer er preget av effektiviteten og nivået av rest salt ( saltlake ).
Systemene som brukes er:
En viktig klasse termiske kraftverk er assosiert med avsaltningsanlegg; Disse finnes vanligvis i tørre land med en stor naturgassreserve. I disse fabrikkene er produksjon av ferskvann og elektrisitet like viktige samprodukter.
I alle fall produserer avsaltning saltlake som må kastes, noe som ikke er noe problem ved kysten der strømmen er sterk, men kan være i innlandet, og i noen områder. Økosystemer som laguner , bukter, laguner, mangrover.
Over hele verden produseres 95 millioner kubikkmeter ferskvann hver dag ved avsaltning i 2018.
Avsaltning av sjøvann er en viktig sak for fremtiden for tørre regioner . For en produksjonskostnad som kan falle til rundt $ 0,5 per kubikkmeter for nylige prosjekter (ved omvendt osmose og alle kostnader inkludert: driftskostnader, amortisering av installasjonen, operatørens fortjeneste osv.), Er det mulig å løse problemer med mangel drikkevann i mange land. I tilfelle bruk til konsum er avsaltning av sjøvann en teknikk som nå er pålitelig og billigere enn teknikken kjent som gjenvinning av avløpsvann. Det blir til og med lønnsomt i utviklede land som generelt ikke mangler vann, i visse spesifikke situasjoner (for eksempel turistøyer).
Som et resultat vokser denne aktiviteten veldig sterkt. Den installerte kapasiteten øker i gjennomsnitt med mer enn 10% hvert år. De såkalte termiske teknikkene (ved fordampning) var fremdeles den viktigste teknikken som ble brukt for noen år siden, men omvendt osmose , på grunn av økt pålitelighet og lavt elektrisk forbruk (4 til 5 kWh / m 3 ), gir svært lave kostnader, noe som gir den en markedsandel på 84% i 2019.
I 2015 er 2 kilowattimer nok til å produsere en kubikkmeter ferskvann, sammenlignet med 12 kWh for førti år siden. Ifølge Jean-Louis Chaussade , administrerende direktør i Suez, "om femten år har kostnadene for avsaltning blitt delt med ti, og vi kan redusere energiregningen for denne teknikken ytterligere" .
Faraoniske prosjekter er blitt foreslått for avsaltning av vann, til landbruks behov , særlig med atomkraftverk , .
Avsaltet vann var for dyrt for de fleste avlinger i 2005; det var bare overkommelig for avlinger med høy avling, spesielt når investeringer er subsidiert. Ettersom brakkvann er mindre saltvann enn sjøvann, foretrekkes det fremfor sistnevnte.
En annen vei til rimeligere avsaltning er å avsalte havis ; faktisk er saltholdigheten av havis mellom 0,4% og 0,8%, godt under saltvannet, som er mellom 2,8% og 3,1%; avsaltning krever mye mindre energi. Et kinesisk selskap, Beijing Huahaideyuan Technology Co. Ltd., vil snart begynne å produsere store mengder ferskvann ved avsaltning av havis, takket være en avtale om teknologioverføring som ble undertegnet med Beijing University i januar 2014; selskapet forventes å kunne produsere minst en milliard kubikkmeter ferskvann per år innen 2023; kostnaden for avsaltning skal falle til 4 yuan per tonn (0,48 € / tonn).
De ukonvensjonelle vannkildene for avsaltning og gjenbruk av vann , for land med begrensede ferskvannsressurser, bidrar til å redusere gapet mellom ferskvannsuttak og bærekraftig tilførsel, men i " vann-energiforbindelsestilnærmingen " bidrar de også til å øke energibehovet i vannsektoren . Selv om avsaltning og vannbruk står for mindre enn 1% av det globale vannbehovet, utgjør disse prosessene nesten en fjerdedel av det totale energiforbruket i vannsektoren. Innen 2040 forventes de to kildene å utgjøre 4% av vannforsyningen, men 60% av energiforbruket i vannsektoren. Avsaltningskapasiteten forventes å øke betydelig i Midt-Østen, og innen 2040 forventes avsaltning å utgjøre mer enn 10% av det totale endelige energiforbruket i Midt-Østen.
En israelsk studie utført av Bar-Ilan University , Clalit helseforsikringsfond og Tel Hashomer sykehus i 2018, konkluderte med at "innbyggere i områder som forbruker avsaltet vann er seks ganger mer utsatt. Hjerteproblemer, og spesielt det å dø av et angrep ” Enn i områder som ikke bruker avsaltet vann. Årsaken er at, i motsetning til det som kommer fra grunnvann, er avsaltet vann uten magnesium.
Utslipp av saltlake, ofte lastet med giftige forurensende stoffer, anslås til rundt 141,5 Mm 3 / dag . En rapport publisert i tidsskriftet Science of the total environment i begynnelsen av 2019 av FN-eksperter varslet den offentlige mening om dette problemet, møtt med utvikling av avsaltningsteknologi med store mengder utslipp. Svært avhengig av denne leveringsmåten, produserer Saudi-Arabia, De forente arabiske emirater, Kuwait og Qatar 32% av det totale avsalte vannet takket være deres petroleumsressurser, men også 55% av saltlaken. I dette tørre området på kloden utføres avsaltning av vann, massivt hentet fra havet, ved oppvarming, en prosess som produserer fire ganger mer saltlake per m 3 avsaltet vann enn mer avanserte teknologier, for eksempel filtrering med membran, mye brukt i USA. 80% av disse utslippene skjer innen 10 km fra kysten og akkumuleres i havbunnen, noe som forårsaker økt saltbehandling av vann og marine økosystemer og en forsvinning av oppløst oksygen som gjør livet vanskelig, om ikke umulig, for flora og fauna.
Mange regioner og land som har lite eller ingen ferskvannsressurser og som ligger i kystområder, er helt eller delvis avhengig av disse teknologiene for drikkevannet .
Produksjonen av de 15.900 operasjonelle avsaltningsanleggene i 2018 ville utgjøre 95 Mm 3 (millioner kubikkmeter) ferskvann per dag, i 177 forskjellige land; 62,3% av dette vannet ville være ment for menneskelig bruk, 30,2% for industrien, og resten for jordbruk og energi.
Kilde | Antall enheter | Kapasiteter (%) |
Midtøsten | 4826 | 45,3% |
Asia-Stillehavet | 3505 | 17,5% |
Nord Amerika | 2341 | 11,3% |
Vest-Europa | 2337 | 8,8% |
Annen | 2864 | 12,4% |
Datakilde: FN. |
I 2008 ble det bygd 13 869 avsaltingsanlegg rundt om i verden, hovedsakelig plassert rundt Middelhavet, rundt Persiabukta og Den arabiske halvøya, ved kysten av India, Sør-USA, Kina, Australia og Japan, for en total abstraksjon på 52 millioner m³ per dag. Den arabiske halvøya (avsaltning ved destillasjon) står for mer enn en tredjedel av uttakene, 13% går til USA og 8% til Spania.
Den Saudi-Arabia (den største produsenten i verden, anlegg Jubail ), den UAE (14% av verdens produksjon, to e plass bak Saudi-Arabia , anlegg Jebel Ali, den største i verden med en kapasitet rundt 900 000 m 3 / dag , Fujairah- anlegget , omvendt osmose gir 20% av produksjonen), etc. har betydelige fossile ressurser. I 2015 kom 99% av vannet som forbrukes i Qatar fra avsaltning.
Mens Saudi-Arabia hovedsakelig bruker fordampningsprosessen, har andre land videreutviklet omvendt osmose:
Den Algerie har 21 avsaltingsanlegg i 2019 fordelt langs 14 kyst wilayas, som gir 17% av vannet som forbrukes i landet og fôring 6 millioner mennesker; to andre fabrikker er i røret. Landet planlegger å øke antall avsaltningsanlegg til 43. Det største avsaltingsanlegget for sjøvann i verden, ved bruk av omvendt osmosemetode, ble innviet 10. november 2014 i El-Magtaâ i Wilaya i Oran ; med en kapasitet på 268 000 m 3 / dag planlagt til februar 2015, vil den nå 500 000 m 3 / dag innen 2017. I mars 2021, etter gjentatte funksjonsfeil, ser det ut til at anlegget aldri lyktes med å oppnå den maksimale annonserte effekten. Anlegget ble bygget av den singaporeanske gruppen Hyflux på vegne av Algerian Energy Company (AEC), et datterselskap av Sonatrach .
Det offentlige selskapet Saline Water Conversion Corporation (SWCC), opprettet i 1974 av regjeringen i Saudi-Arabia, produserer 4.600.000 m 3 / dag takket være sine 28 avsaltningsanlegg, eller 69% av kongerikets produksjon, som selv sørger for 22% av verden vannproduksjon ved avsaltning i 2015.
Etter idriftsettingen i juni 2018 av Barka 4-anlegget, det største avsaltningsanlegget for sjøvann i Sultanatet i Oman (281.000 m 3 / dag ), er 14 avsaltingsanlegg i drift eller under oppføring i sultanatet, og anbudsutlysning vil bli lansert i 2019 for tre fabrikker på 600.000 m 3 / dag totalt.
The United States er andre bak Midtøsten for filtrering av brakkvann. Et avsaltingsanlegg for sjøvann ble bygget i 1993 i Tampa Bay , Florida , for å løse vannmangelen. Et 200 000 m 3 / dag omvendt osmose anlegg er under bygging i Carlsbad, nord for San Diego , California for å gi 7% av fylkets behov fra 2016, til en kostnad på $ 1,1 / m³ (80 c € / m³) mot 0,60 $ / m³ (43 c € / m³) for vann fra Colorado; 17 prosjekter for avsaltingsanlegg pågår langs kysten av California.
I september 2016 vant Suez en kontrakt for bygging og drift i 37 år av et avsaltningsanlegg i Playas de Rosarito , i delstaten Baja California ; kapasiteten skulle nå 190 000 m 3 drikkevann per dag i 2020, og deretter, på slutten av en annen arbeidsfase, 380 000 m 3 i 2024, som vil gjøre det til det største avsaltningsanlegget i sjøvann fra Amerika.
I Europa ligger det største avsaltningsanlegget i Spania, i El Prat de Llobregat , nær Barcelona. Den åpnet i august 2009. Den produserer 60 millioner kubikkmeter per år. Det bidrar til å forsyne nesten 4,5 millioner mennesker med drikkevann.
I Malta , i 2017, av 33 250 732 m 3 distribuert drikkevann, ble 18 890 081 m 3 produsert ved avsaltning i fire renseanlegg, som utgjør 57% av Maltas drikkevannsproduksjon. Avsaltning utføres i fire planter ved hjelp av omvendt osmoseteknikk. Energiforbruket er estimert til 4,76 kWh / m 3 (I 2016 svinger 4,85 kWh / m 3. Produksjonskostnaden svinger mellom 0,3 og 0,7 euro / m 3 .
Noen franske utenlandske avdelinger og territorier som Mayotte har små avsaltningsanlegg.
Etter etableringen i 2007 av en mektig vannmyndighet , startet Israel et stort program for å bygge fem avsaltingsanlegg for omvendt osmose som forventes å levere 70% innen utgangen av 2015. Husholdningenes forbruk i Israel, som samtidig er redusert. med 20% på et tiår. Israel har dermed blitt verdensledende innen avsaltning, med halvparten av husholdnings-, jordbruks- og industriforbruket allerede dekket, i mai 2015, av kunstig produsert vann (avsaltning og gjenvinning).
Israel : fabrikker i Ashkelon , Palmachim, Hadera, Sorek, deretter Ashdod i slutten av 2015; i 2016 forventes 75% av Israels drikkevann å komme fra saltvannssaltning, ifølge det offentlige vannselskapet Mekorot, opp fra 30% i 2010. Sorek, verdens største anlegg for avsaltning av sjøvann alene, produserer 20%; den har produsert 624.000 m 3 / dag siden 2013;
Anlegget i Ashkelon , Israel, produserer 320 000 m 3 / dag , eller for et anslått forbruk på 250 liter per innbygger per dag, trenger drikkevannet til mer enn en million mennesker. Dette landet forfølger et mål om å øke mengden drikkevann produsert ved avsaltning med 25% per år, eller 57 millioner ekstra kubikkmeter, for å nå milepælen på 300 millioner m 3 avsaltet drikkevann. Innen utgangen av 2010 .
I 2019 fant en rapport fra det israelske energidepartementet at Sorek-anlegget hadde manipulert kloridnivåer før prøvene ble tatt, og at ansatte ved Palmachim-anlegget hadde forfalsket rapporter. I 18 måneder “lurte disse to fabrikkene sør for Tel Aviv , ved Middelhavskysten” regjeringen. Sorek-anlegget, det største i landet og et av de største i verden for å drive et omvendt osmose- system , hadde etterlatt kloridnivåer fire ganger høyere enn det som ble spesifisert i franchiseavtalen for å spare tilsvarende 10 millioner euro.
I 2019 produseres rundt 585 millioner kubikkmeter avsaltet vann per år av fem fabrikker i landet, som representerer nesten 80% av landets drikkevann.
Israel planlegger å bygge et nytt anlegg i nærheten av det i Sorek som skal produsere 200 millioner kubikkmeter ferskvann per år og forventes å møte en fjerdedel av landets behov. Det er spioneringen som “verdens største selskap i sitt slag. "
Avsaltningshistorien i Kuwait dateres tilbake til 1951 da det første destillasjonsanlegget ble satt i drift. I 2001 var avsaltningskapasiteten 1,65 millioner m 3 / d , hvorav 1,47 millioner m 3 / d ble levert av flertrinns flashdestillasjon ( Multi-stage flash destillation (en) - MSF) og 0,17 million m 3 / d av omvendt osmose .
Turing-membraner : Turing- strukturer vises på en nanometrisk skala når ubalanser i diffusjonshastigheter gjør et stabilt eller kvasi-stasjonært system følsomt for veldig svake og heterogene forstyrrelser, under visse kjemiske reaksjoner, for eksempel når en hurtigbevegende hemmer styrer bevegelsen til en saktere aktivator. I 2018 Tan et al. foreslo en ny type polyamidmembraner , konstruert ved grensesnittpolymerisasjon (polymerisasjonsmodus der reaksjoner forekommer ved et olje-vann-grensesnitt) tilsetningen av polyvinylalkohol til den vandige fasen reduserte diffusjonen av monomeren, og genererte mer komplekse membraner (med flere støt, hulrom og øyer); Ved å kontrollere reaksjonsbetingelsene ved grensesnittet har det vært eksperimentelt mulig å skape "membraner med en boble- eller rørstruktur" som er meget permeabel for vann, men ikke for å salte alle membraner som er tilgjengelige på markedet.
Dette er en av de nye mulige anvendelsene av Turing-strukturer, som andre anvendelser innen kjemi og biologi håpes på.