Per anni ci è stato detto che la desalinizzazione richiede troppa energia e è troppo costosa per un uso diffuso. Eppure Elon Musk ha ripetutamente affermato che i costi sono "incredibilmente bassi"." Quale prospettiva è più vicina alla realtà? Questa analisi esamina i reali fabbisogni energetici e i costi della desalinizzazione dell'acqua di mare, rivelando il suo potenziale per affrontare la scarsità globale di acqua.

Questo esame si concentra specificamente sul consumo energetico e sulla redditività economica della desalinizzazione, lasciando da parte importanti ma distinte preoccupazioni ambientali come lo smaltimento della salamoia.Questo approccio mirato consente di comprendere meglio la struttura dei costi fondamentali della desalinizzazione.

Per comprendere meglio l'impatto economico della desalinizzazione, esploreremo situazioni ipotetiche estreme, come fornire a tutti gli Stati Unitiacqua domestica attraverso la desalinizzazione o fornendo acqua potabile per l'intera popolazione mondialeAnche se non sono realistici, questi scenari aiutano a quantificare la scala dei costi della desalinizzazione.

La desalinizzazione moderna utilizza principalmente due metodi:

• Desalinizzazione termica:Scalda l'acqua di mare per evaporare e separa l'acqua dai sali, quindi condensa il vapore in acqua dolce mentre scarica la salamoia concentrata.
• Osmosi inversa:Forza l'acqua di mare attraverso membrane semipermeabili sotto pressione, filtrando sali e impurità per produrre acqua dolce.

Mentre entrambi i metodi funzionano, la desalinizzazione termica consuma 3-5 volte più energia dell'osmosi inversa.che costituisce la base della nostra analisi.

La tecnologia dell'osmosi inversa ha ottenuto notevoli miglioramenti di efficienza.la cifra è scesa a 2Il fabbisogno energetico teorico minimo è di 1 kWh/m3, il che suggerisce la possibilità di ulteriori progressi.

Per i nostri calcoli, utilizzeremo 3,5 kWh/m3 come base conservativa. Alcune centrali operano già al di sotto di questa soglia.

Se tutte le case degli Stati Uniti ricevessero l'acqua attraverso la desalinizzazione, in che modo ciò influirebbe sulla domanda di elettricità?

Con un consumo medio di acqua domestica di 1.135 litri al giorno, la desalinizzazione completa aumenterebbe la domanda di elettricità residenziale di circa 13%.dove le famiglie utilizzano meno acqua (349 litri/giorno) ma hanno a che fare con prezzi dell'elettricità più elevati, l'aumento sarebbe di circa il 15%.

L'esame del consumo di energia elettrica delle famiglie statunitensi rivela che il fabbisogno annuale di desalinizzazione (1.450 kWh) è paragonabile a quello di grandi apparecchi come i deumidificatori,rimanendo significativamente al di sotto degli scaldabagni, sistemi di riscaldamento o uso di aria condizionata.

Mentre per le nazioni ricche 1.450 kWh all'anno potrebbero essere sufficienti, questo supera il consumo totale di elettricità di molte famiglie dei paesi in via di sviluppo.Anche per soddisfare lo standard minimo di acqua dell'OMS (50 litri/persona/giorno) attraverso la desalinizzazione sarebbero necessari 64 kWh all'anno, equivalente al consumo di elettricità pro capite del Malawi.

Questa disparità evidenzia la povertà energetica globale più che le esigenze energetiche inerenti alla desalinizzazione.

Considerando che gli esseri umani hanno bisogno di circa 3 litri al giorno per bere (considerando alcuni rifiuti), fornire a tutti gli 8 miliardi di persone richiederebbe 31 TWh all'anno, solo lo 0,1% della produzione elettrica globale.Anche se un terzo dell'umanità dovesse affrontare la carenza di acqua potabile, il fabbisogno annuale sarebbe di circa 10 TWh.

Per soddisfare l'intero standard di base dell'OMS (50 litri/persona/giorno) a livello globale, sarebbero necessari 511 TWh all'anno, circa l'1,7% della produzione mondiale di elettricità.

Oltre alle spese energetiche, la desalinizzazione su larga scala richiede investimenti di capitale sostanziali, spesso il più grande ostacolo per molte nazioni.simili a progetti di energia rinnovabile in cui i costi iniziali superano la convenienza a lungo termine.

Gli attuali costi globali di desalinizzazione variano tipicamente da $1-2,5 per metro cubo, anche se casi eccezionali come l'impianto Sorek B di Israele raggiungono $0,41/m3, con uno studio di 107 impianti che identificano $0.27/m3 come costo più basso.

A tariffe elettriche industriali statunitensi (~$0,09/kWh), il costo dell'energia solo per la desalinizzazione sarebbe di $0,45/m3 (3,5 kWh × $0,13/kWh).Dato che l'energia costituisce in genere un terzo dei costi totali, i costi completi potrebbero raggiungere i 1,50-2$/m3 nei mercati costosi.

Traduzione in spese personali:

• Media degli Stati Uniti (310 litri al giorno): $154 all'anno
• Media del Regno Unito: $159 all'anno
• Standard minimo dell'OMS: 38 dollari all'anno
• Necessità di acqua potabile di base: solo $2,30 all'anno – meno del costo dell'acqua in bottiglia in molti paesi

Per le situazioni di crisi, questi costi sono notevolmente bassi, ma 38 dollari all'anno rimangono un onere per coloro che vivono con 2 dollari al giorno, che rappresentano un reddito di oltre due settimane.

L'agricoltura rappresenta la sfida più grande della desalinizzazione, consumando il 70% dell'acqua dolce mondiale (oltre il 90% in alcune nazioni tropicali).La sostituzione anche parziale dell'acqua agricola aumenterebbe la domanda di energia elettrica di molti paesi del 50-100%, rendendo l'attuale tecnologia impraticabile per un uso agricolo diffuso.

La produzione di 1 kg di grano con acqua desalinizzata costerebbe 0,66$ in acqua sola, il triplo del prezzo di mercato del grano.Solo le colture di alto valore o i sistemi ad alta efficienza idrica (come l'agricoltura in ambienti chiusi) potrebbero giustificare la desalinizzazione per l'agricoltura attualmente.