Καθώς οι παγκόσμιοι πόροι νερού γίνονται όλο και πιο περιορισμένοι, οι επιστήμονες, οι μηχανικοί και οι υπεύθυνοι χάραξης πολιτικής αντιμετωπίζουν την κρίσιμη πρόκληση να βρουν εναλλακτικές πηγές νερού.Το αλμυρό νερό με επίπεδα αλατισμού μεταξύ του γλυκού και του θαλασσινού νερού αποτελεί μια ελπιδοφόρα λύση για την παγκόσμια έλλειψη νερού.

Το νερό είναι θεμελιώδες για τη ζωή και την κοινωνική ανάπτυξη, αλλά η αύξηση του πληθυσμού, η βιομηχανική επέκταση και η κλιματική αλλαγή έχουν εντείνει την παγκόσμια έλλειψη νερού.Οι προβλέψεις των Ηνωμένων Εθνών δείχνουν ότι σχεδόν το ήμισυ του παγκόσμιου πληθυσμού θα αντιμετωπίσει έλλειψη νερού μέχρι το 2030Οι παραδοσιακές πηγές γλυκού νερού - ποτάμια, λίμνες και υπόγεια ύδατα - εξαντλούνται και μολύνονται, επιδεινώνοντας την κρίση.

Ενώ η αφαλάτωση θαλασσινού νερού έχει γίνει καθιερωμένη λύση στις παράκτιες περιοχές, οι ενδοχώρας δεν έχουν πρόσβαση σε πόρους θαλασσινού νερού.παρουσιάζει μια βιώσιμη εναλλακτική λύση για τις περιφέρειες αυτές.

Το αλμυρό νερό συνήθως περιέχει 1.500 έως 20.000 χιλιοστόγραμμα ανά λίτρο συνολικών διαλυμένων στερεών ουσιών (TDS).

• Υπόγεια πηγές:Βρίσκεται κάτω από υδροφόρα στρώματα γλυκού νερού σε πολλές περιοχές
• Επιφανειακό νερό:Βρίσκεται σε ορισμένα ποτάμια, λίμνες και υγρότοπους
• Βιομηχανικά λύματα:Προϊόντα που παράγονται από διάφορες διαδικασίες παραγωγής
• Γεωργική απορροή:Προκύπτουν από πρακτικές άρδευσης

Η σύνθεση του αλμυρού νερού ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με την τοποθεσία και την εποχή. Περιέχει όχι μόνο χλωριούχο νάτριο αλλά και ορυκτά όπως ασβέστιο, μαγνήσιο,και ενδεχομένως ίχνη βαρέων μετάλλων ή ραδιενεργών στοιχείωνΗ πολυπλοκότητα αυτή απαιτεί προσαρμοσμένες προσεγγίσεις θεραπείας.

Οι τρέχουσες μέθοδοι αφαλάτωσης αλμυρού νερού χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες:

Διαδικασίες μεμβράνης:

• Αντίστροφη όσμωση (RO):Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος, η οποία χρησιμοποιεί ημιδιαπερατές μεμβράνες υπό υψηλή πίεση για να διαχωρίσει το νερό από τα άλατα
• Υπερίγραμμα (UF):Συχνά χρησιμοποιείται ως προεπεξεργασία για συστήματα RO

Μέθοδοι απόσταξης:

• Πολυεπίπεδης αναλαμπή (MSF):Χρησιμοποιεί διαδοχικούς θαλάμους εξάτμισης
• Διαφορετική απόσταξη (MED):Χρησιμοποιεί εναλλακτές θερμότητας σε κατακλυσμιακή σειρά για βελτίωση της απόδοσης

Προκλήσεις: Το υψηλό κόστος και οι ανησυχίες για το περιβάλλον

Η παραδοσιακή αφαλάτωση αλμυρού νερού αντιμετωπίζει σημαντικά εμπόδια:

• Τα ποσοστά ανάκτησης κυμαίνονται συνήθως από μόλις 50% έως 75%, παράγοντας μεγάλους όγκους συμπυκνωμένης άλμης
• Η απόρριψη άλμης δημιουργεί περιβαλλοντικούς κινδύνους εάν δεν διαχειρίζεται κατάλληλα
• Οι υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις αυξάνουν το λειτουργικό κόστος

Οι πρόσφατες εξελίξεις αποσκοπούν στην αντιμετώπιση αυτών των προκλήσεων:

• Προηγμένα συστήματα RO:Ενσωμάτωση βελτιστοποιημένων σχεδίων μεμβρανών και βελτιωμένων αντισταλτικών για την αύξηση των ποσοστών ανάκτησης κατά 5-10%
• Παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο:Χρήση αισθητήρων για την παρακολούθηση δυναμικού κλιμάκωσης και βελτιστοποίηση των λειτουργιών
• Επιλεκτική αφαίρεση ιόντων:Στοχευμένη προεπεξεργασία για την εξάλειψη προβληματικών ορυκτών
• Συστήματα επόμενης γενιάς:Συμπεριλαμβανομένων των υψηλής απόδοσης διαμορφώσεων RO και των κρυσταλλωδών εξατμίωσης για μηδενική εκφόρτωση υγρών

Αρκετές περιοχές έχουν υλοποιήσει επιτυχημένα έργα αφαλάτωσης αλμυρού νερού:

• Τέξας, ΗΠΑ:Πολλές μεγάλες εγκαταστάσεις παρέχουν πόσιμο νερό
• Αυστραλία:Οι περιοχές που είναι επιρρεπείς σε ξηρασία βασίζονται στην αφαλάτωση για τις αστικές και γεωργικές ανάγκες
• Μέση Ανατολή:Εντατική χρήση τεχνολογιών αφαλάτωσης για την κάλυψη της αυξανόμενης ζήτησης

Οι κυβερνητικές πρωτοβουλίες διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην προώθηση της αφαλάτωσης αλμυρού νερού μέσω χρηματοδότησης της έρευνας, ανάπτυξης υποδομών και κανονιστικών πλαισίων.Η αφαλάτωση αλμυρού νερού μεταβαίνει από μέτρο έκτακτης ανάγκης σε βιώσιμη λύση διαχείρισης νερού.

Το μέλλον υπόσχεται πιο έξυπνες, αυτοματοποιημένες εγκαταστάσεις αφαλάτωσης ικανές να προσαρμόζονται σε διαφορετική ποιότητα και ζήτηση νερού.Η έρευνα για την αξιοποίηση της άλμης ̇ η εξαγωγή πολύτιμων ορυκτών από τις ροές αποβλήτων ̇ θα μπορούσε να μετατρέψει τις περιβαλλοντικές υποχρεώσεις σε οικονομικές ευκαιρίες.

Μέσω της συνεχιζόμενης καινοτομίας και της συνεργασίας, η αφαλάτωση αλμυρού νερού είναι έτοιμη να συμβάλει σημαντικά στην παγκόσμια ασφάλεια του νερού.συμβάλλοντας στην εξασφάλιση αξιόπιστης πρόσβασης σε αυτόν τον ζωτικό πόρο, προστατεύοντας παράλληλα τα υδρόβια οικοσυστήματα.