การแยกเกลือออกจากน้ำ: จากทะเลสู่แก้ว

ทำความเข้าใจกับกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่เปลี่ยนน้ำทะเลให้เป็นน้ำดื่มและรับประกันอุปทานของผู้คนนับล้านทั่วโลก

แก้วน้ำ

"MAG - โรงกลั่นน้ำทะเล" (CC BY 2.0) โดย Melody Ayres-Griffiths

การแยกเกลือออกจากน้ำทะเลเป็นกระบวนการบำบัดน้ำทางกายภาพและเคมีที่ขจัดเกลือแร่ จุลินทรีย์ และอนุภาคของแข็งอื่นๆ ที่มีอยู่ในน้ำเกลือและน้ำกร่อย เพื่อให้ได้น้ำดื่มสำหรับบริโภค

การแยกเกลือออกจากน้ำสามารถทำได้โดยใช้วิธีการทั่วไปสองวิธี: การกลั่นด้วยความร้อนหรือการรีเวิร์สออสโมซิส การกลั่นด้วยความร้อนพยายามเลียนแบบวัฏจักรธรรมชาติของฝน ด้วยการใช้ฟอสซิลหรือพลังงานแสงอาทิตย์ น้ำในสถานะของเหลวจะถูกทำให้ร้อน - กระบวนการระเหยจะเปลี่ยนน้ำจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซและอนุภาคที่เป็นของแข็งจะยังคงอยู่ ในขณะที่ไอน้ำจะถูกจับโดยระบบทำความเย็น เมื่ออยู่ภายใต้อุณหภูมิที่ต่ำกว่า ไอน้ำจะควบแน่นและกลับสู่สถานะของเหลว

ในทางกลับกัน การ Reverse Osmosis พยายามที่จะทำให้กระบวนการนี้ขัดต่อปรากฏการณ์ทางธรรมชาติของการออสโมซิส ในธรรมชาติ ออสโมซิสคือการแทนที่ของของไหลผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ จากตัวกลางที่มีความเข้มข้นน้อยกว่าไปจนถึงตัวกลางที่มีความเข้มข้นมากกว่า เพื่อหาสมดุลระหว่างของเหลวทั้งสอง รีเวิร์สออสโมซิสต้องการระบบสูบน้ำที่มีแรงดันมากกว่าที่พบในธรรมชาติเพื่อเอาชนะทิศทางการไหลตามธรรมชาติ ด้วยวิธีนี้ น้ำเค็มหรือน้ำกร่อยซึ่งเป็นตัวกลางที่มีความเข้มข้นมากที่สุดจะเคลื่อนเข้าหาน้ำที่มีความเข้มข้นน้อยที่สุด เมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้เฉพาะของเหลวที่ผ่านเข้าไป รักษาอนุภาคที่เป็นของแข็ง ทำให้สามารถแยกเกลือออกจากน้ำทะเลได้

การบังคับใช้

สำนักงานพลังงานทดแทนระหว่างประเทศ (Irena) ตีพิมพ์ในรายงานเกี่ยวกับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลและพลังงานหมุนเวียน (การแยกเกลือออกจากน้ำโดยใช้พลังงานหมุนเวียน) การแยกเกลือออกจากน้ำทะเลนั้นเป็นแหล่งน้ำที่ใหญ่ที่สุดเพื่อดับความกระหายและการชลประทานของมนุษย์ในตะวันออกกลาง แอฟริกาเหนือ และหมู่เกาะแคริบเบียนบางแห่ง ตามข้อมูลที่มีอยู่ในเว็บไซต์ของ สมาคมกลั่นน้ำทะเลระหว่างประเทศ (IDA) ผู้คนมากกว่า 300 ล้านคนได้รับการจัดหาทุกวันผ่านการกลั่นน้ำทะเลในโลก

มีอย่างน้อย 150 ประเทศที่ใช้วิธีการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลสำหรับการจัดหาตามปกติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งประเทศในเขตทะเลทรายหรือประเทศที่มีปัญหาด้านอุปทาน เช่น ประเทศในตะวันออกกลางและแอฟริกาเหนือ หนึ่งในผู้นำด้านเทคโนโลยีนี้คืออิสราเอล ซึ่งประมาณ 80% ของน้ำดื่มที่ประชากรบริโภคมาจากทะเล

UN ยกรายงานเกี่ยวกับน้ำและพลังงานว่าการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลและการสูบน้ำจากการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลทำให้เกิดการปรับปรุงในบางภูมิภาค แต่ชี้ให้เห็นถึงความเป็นไปไม่ได้ของเทคโนโลยีนี้ในพื้นที่ที่ยากจนกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้น้ำขนาดใหญ่ เช่น ในภาคเกษตรกรรมและใน กรณีที่ไซต์งานอยู่ไกลจากโรงแยกเกลือออกจากเกลือมากเกินไป อุปสรรคสำคัญคือทั้งกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำและการสูบน้ำไปยังพื้นที่ห่างไกลต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการทำงาน ทำให้วิธีการนี้ไม่เหมาะกับสถานการณ์เหล่านี้

Irena ชี้ให้เห็นว่านอกเหนือจากต้นทุนพลังงานที่สูงของกระบวนการแล้ว การแยกเกลือออกจากน้ำโดยทั่วไปใช้พลังงานฟอสซิลเป็นแหล่งพลังงาน ซึ่งไม่ยั่งยืน มีการเปลี่ยนแปลงราคาบ่อยครั้ง และขนส่งได้ยาก องค์กรยังปกป้องด้วยว่าเมื่อแหล่งพลังงานหมุนเวียนมีราคาถูกลง ก็ควรนำสิ่งเหล่านี้มาใช้ การใช้พลังงานแสงอาทิตย์และการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่จากน้ำเสียเป็นทางเลือกที่ทั้ง UN และ Irena ระบุเพื่อลดต้นทุนของการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล แหล่งพลังงานอื่นๆ ที่เหมาะสม ได้แก่ ลมและความร้อนใต้พิภพ

ปัญหาอีกประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับน้ำเสียจากการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลคือความจริงที่ว่ามันสามารถส่งผลเสียต่อระบบนิเวศทางทะเลเมื่อปล่อยลงสู่มหาสมุทรโดยตรง อู๋ สถาบันแปซิฟิกซึ่งเป็นสถาบันวิจัยอิสระในแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา ได้ศึกษาผลกระทบที่เกิดจากการแยกเกลือออกจากน้ำในซานฟรานซิสโกและอ่าวมอนเทอเรย์ ทั้งในแคลิฟอร์เนีย

ตามรายงาน ประเด็นสำคัญในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลในแคลิฟอร์เนีย: ผลกระทบทางทะเลน้ำเสียมีความเข้มข้นของเกลือที่สูงกว่าความเข้มข้นตามธรรมชาติที่พบในน้ำทะเลมาก และมีสารตกค้างที่เป็นพิษต่อสัตว์ทะเลบางชนิด เช่น สารเคมีที่รวมอยู่ในการบำบัดน้ำและโลหะหนักที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการกัดกร่อนที่ เกิดขึ้นภายในท่อ ในกรณีของหน่วยที่ใช้การกลั่นด้วยความร้อน ยังมีปัญหาเพิ่มเติมว่าน้ำเสียมีอุณหภูมิสูงกว่าน้ำทะเลมาก

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ที่ลดการใช้พลังงานและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม การแยกเกลือออกจากเกลืออาจกลายเป็นทางเลือกสำหรับปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการขาดแคลนน้ำทั่วโลก ซึ่งมีส่วนช่วยในการปรับปรุงคุณภาพชีวิตของผู้คนนับล้าน