Desalinizarea apei (numită desalinizare sau desalinizare ) este un proces care asigură apa proaspătă ( potabilă sau rareori din cauza costurilor, utilizabile pentru irigare ) din apa salmastra sau sarata ( apa de mare , în special).
Foarte în general, este mai ușor și mai economic să găsești surse de apă proaspătă de tratat (apă de suprafață, cum ar fi lacurile și râurile sau apele subterane), decât să desalinizezi apa de mare. Cu toate acestea, în multe regiuni ale lumii, surse de apă dulce apa este inexistentă sau devine insuficientă în ceea ce privește creșterea populației sau producția industrială.
Pe de altă parte, este adesea profitabil să combinăm producția de apă dulce cu o altă activitate (în special producția de energie , deoarece aburul disponibil la ieșirea turbinelor și pierdut într-o instalație convențională este reutilizabil într-o instalație . așa-numita stație de desalinizare termică sau care funcționează pe principiul evaporării).
Apa de mare are o salinitate de aproximativ 35 g / L , cu variații regionale semnificative ( 42 g / L în Golful Persic). Pentru a separa sarea, este nevoie, dintr-un punct de vedere pur teoretic și fără pierderi de energie (desalinizare izentropică), aproximativ 0,56 kWh / m 3 .
Sistemele de desalinizare se caracterizează prin eficiența lor și nivelul de sare reziduală ( saramură ).
La nivel mondial, producem zilnic 95 de milioane de metri cubi de apă proaspătă în 2018, respingând 141500000 m 3 pe zi saramură, al cărei impact asupra zonelor de descărcare în cauză experții științifici ai ONU .
Sistemele de desalinizare se caracterizează prin eficiența lor și nivelul de sare reziduală ( saramură ).
Sistemele utilizate sunt:
O clasă importantă de centrale termice este asociată cu centralele de desalinizare; Acestea se găsesc de obicei în țările aride cu o rezervă mare de gaze naturale. În aceste fabrici, producția de apă dulce și electricitate sunt coproduse la fel de importante.
În orice caz, desalinizarea produce saramură care trebuie eliminată, ceea ce nu este o problemă la malul mării unde curentul este puternic, dar poate fi în interior și în anumite zone.ecosisteme precum lagune , golfuri, lagune, mangrove.
În întreaga lume, 95 de milioane de metri cubi de apă dulce sunt produse în fiecare zi prin desalinizare în 2018.
Desalinizarea apei de mare este o problemă importantă pentru viitorul regiunilor aride . Pentru un cost de producție care poate scădea la aproximativ 0,5 USD pe metru cub pentru proiectele recente (prin osmoză inversă și toate taxele incluse: costul de funcționare, amortizarea instalației, profitul operatorului etc.), este posibil să se rezolve problemele lipsei de apă potabilă în multe țări. În cazul utilizării pentru consumul uman, desalinizarea apei de mare este o tehnică care este acum fiabilă și mai puțin costisitoare decât tehnica cunoscută sub numele de reciclare a apelor uzate. Devine chiar profitabil în țările dezvoltate cărora, în general, nu le lipsește apa, în anumite situații specifice (de exemplu, insulele turistice).
Ca urmare, această activitate crește foarte puternic. Capacitatea instalată în fiecare an crește în medie cu mai mult de 10% pe an. Așa-numitele tehnici termice (prin evaporare) au fost încă principala tehnică utilizată în urmă cu câțiva ani, dar osmoza inversă , datorită fiabilității sporite și a consumului său redus de energie electrică (4 până la 5 kWh / m 3 ), permite costuri foarte mici, care îi conferă o cotă de piață de 84% în 2019.
În 2015, 2 kilowați-oră sunt suficienți pentru a produce un metru cub de apă proaspătă, comparativ cu 12 kWh în urmă cu patruzeci de ani. Potrivit lui Jean-Louis Chaussade , director general al Suez, „în cincisprezece ani, costul desalinizării a fost împărțit la zece și putem reduce și mai mult factura energetică a acestei tehnici” .
Au fost propuse proiecte faraonice pentru desalinizarea apei, pentru nevoile agriculturii , în special cu centrale nucleare , .
Apa desalinizată a fost prea scumpă pentru majoritatea culturilor în 2005; era accesibil doar pentru culturile cu randament ridicat, mai ales atunci când investițiile sunt subvenționate. Deoarece apa salmatică este mai puțin salină decât apa de mare, este preferată în comparație cu cea din urmă.
O altă cale către desalinizarea mai puțin costisitoare este desalinizarea gheții marine ; de fapt, salinitatea gheții de mare este între 0,4% și 0,8%, mult sub cea a apei de mare, care este între 2,8% și 3,1%; desalinizarea acestuia necesită mult mai puțină energie. O companie chineză, Beijing Huahaideyuan Technology Co. Ltd., va începe în curând să producă cantități mari de apă proaspătă prin desalinizarea gheții marine, grație unui acord de transfer de tehnologie semnat cu Universitatea din Beijing în ianuarie 2014; se preconizează că compania va putea produce cel puțin un miliard de metri cubi de apă proaspătă pe an până în 2023; costul desalinizării ar trebui să scadă la 4 yuani pe tonă (0,48 € / tonă).
Sursele neconvenționale de desalinizare și reutilizare a apei , pentru țările cu resurse limitate de apă dulce, contribuie la reducerea decalajului dintre captarea apei dulci și aprovizionarea durabilă, dar în abordarea „ conexiune apă-energie ” ele contribuie și la creșterea cererii de energie în sectorul apei . Deși desalinizarea și refolosirea apei reprezintă mai puțin de 1% din necesarul global de apă, aceste procese reprezintă aproape un sfert din consumul total de energie din sectorul apei. Până în 2040, se așteaptă ca cele două surse să reprezinte 4% din alimentarea cu apă, dar 60% din consumul de energie al sectorului de apă. Capacitatea de desalinizare este de așteptat să crească semnificativ în Orientul Mijlociu, iar până în 2040, desalinizarea este de așteptat să reprezinte mai mult de 10% din consumul total de energie finală din Orientul Mijlociu.
Un studiu israelian efectuat de Universitatea Bar-Ilan , fondul de asigurări de sănătate Clalit și spitalul Tel Hashomer în 2018 a concluzionat că „locuitorii din zonele care consumă apă desalinizată sunt de șase ori mai expuși riscului. Probleme cardiace, și în special cea a morții unui atac ” Decât cele din zonele care nu consumă apă desalinizată. Motivul este că, spre deosebire de cea provenită din apele subterane, apa desalinizată este lipsită de magneziu.
Descărcările de saramură, adesea încărcate cu poluanți toxici, sunt estimate la aproximativ 141,5 Mm 3 / zi . Un raport publicat în revista Science of the total environment la începutul anului 2019 de către experții ONU a alertat opinia publică cu privire la această problemă, confruntată cu dezvoltarea tehnologiilor de desalinizare cu volume mari de descărcări. Foarte dependente de acest mod de aprovizionare, Arabia Saudită, Emiratele Arabe Unite, Kuweit și Qatar produc 32% din totalul apei desalinizate datorită resurselor lor petroliere, dar și 55% din saramură. În această regiune uscată a globului, desalinizarea apei, preluat masiv de la mare, se realizează prin încălzire, un proces care produce de patru ori mai saramura per m 3 de apă desalinizată decât tehnologii mai avansate, cum ar fi filtrarea prin membrană, larg utilizat în Statele Unite. 80% din aceste deversări se fac la 10 km de coastă și se acumulează în fundul mării, provocând salinizarea crescută a apelor și ecosistemelor marine și o dispariție a oxigenului dizolvat care face viața dificilă, dacă nu imposibilă, pentru flora și fauna lor.
Multe regiuni și țări care au resurse mici sau deloc de apă dulce și care se află în zonele de coastă depind total sau parțial de aceste tehnologii pentru apa potabilă .
Producția celor 15.900 de instalații operaționale de desalinizare în 2018 s-ar ridica la 95 Mm 3 (milioane de metri cubi) de apă dulce pe zi, în 177 de țări diferite; 62,3% din această apă ar fi destinată utilizării umane, 30,2% pentru industrie, iar restul pentru agricultură și energie.
Sursă | Număr de unități | Capacități (%) |
Orientul Mijlociu | 4826 | 45,3% |
Asia Pacific | 3505 | 17,5% |
America de Nord | 2341 | 11,3% |
Europa de Vest | 2337 | 8,8% |
Alte | 2864 | 12,4% |
Sursa datelor: Națiunile Unite. |
În 2008, 13.869 de plante de desalinizare au fost construite în întreaga lume, în principal poziționate în jurul Mediteranei, în jurul Golfului Persic și al Peninsulei Arabe, pe coastele Indiei, Sudul Statelor Unite, China, Australia și Japonia, pentru o abstractizare totală de 52 milioane m³ pe zi. Peninsula Arabică (desalinizarea prin distilare) reprezintă mai mult de o treime din retrageri, 13% merg în Statele Unite și 8% în Spania.
Arabia Saudită (cel mai mare producător din lume, planta Jubail ), al EAU (14% din producția mondială, 2 e loc în spatele Arabia Saudită , plante Jebel Ali, cea mai mare din lume , cu o capacitate de aproximativ 900.000 m 3 / zi , Planta Fujairah , osmoza inversă asigură 20% din producția lor) etc. au resurse semnificative de combustibili fosili. În 2015, în Qatar 99% din apa consumată provenea din desalinizare.
În timp ce Arabia Saudită folosește în principal procesul de vaporizare, alte țări au dezvoltat în continuare osmoza inversă:
Algeria are 21 de uzine de desalinizare în 2019 distribuite de-a lungul 14 wilayas de coastă, care furnizează 17% din apa consumată în țară și hrană pentru 6 milioane de oameni; alte două fabrici sunt în curs de desfășurare. Țara intenționează să mărească numărul de instalații de desalinizare la 43. Cea mai mare instalație de desalinizare a apei de mare din lume, folosind metoda osmozei inverse, a fost inaugurată pe 10 noiembrie 2014 în El-Magtaâ, în wilaya din Oran ; cu o capacitate de 268.000 m 3 / zi planificată pentru februarie 2015, va ajunge la 500.000 m 3 / zi până în 2017. În martie 2021, în urma unor defecțiuni repetate, se pare că instalația nu a reușit niciodată să atingă producția maximă anunțată. Fabrica a fost construită de grupul din Singapore Hyflux în numele companiei Algerian Energy Company (AEC), o filială a Sonatrach .
Compania publică Saline Water Conversion Corporation (SWCC), creată în 1974 de guvernul Arabiei Saudite, produce 4.600.000 m 3 / zi datorită celor 28 de fabrici de desalinizare sau 69% din producția regatului, care asigură chiar 22% din lume producția de apă prin desalinizare în 2015.
După punerea în funcțiune în iunie 2018 a fabricii Barka 4, cea mai mare instalație de desalinizare a apei de mare din Sultanatul Oman (281.000 m 3 / zi ), 14 instalații de desalinizare sunt operaționale sau sunt în construcție în Sultanat și vor fi lansate licitații în 2019 pentru trei fabrici de 600.000 m 3 / zi în total.
Statele Unite ale Americii este al doilea în spatele Orientul Mijlociu pentru filtrarea apei sălcii. O instalație de desalinizare a apei de mare a fost construită în 1993 în Tampa Bay , Florida , pentru a aborda lipsa de apă. O fabrică de osmoză inversă de 200.000 m 3 / zi este în construcție în Carlsbad, la nord de San Diego , California , pentru a furniza 7% din nevoile județului începând din 2016, la un cost de 1,1 dolari / m³ (80 c € / m³) contra 0,60 dolari / m³ (43 c € / m³) pentru apa din Colorado; 17 proiecte de instalații de desalinizare sunt în desfășurare de-a lungul coastei Californiei.
În septembrie 2016, Suez a câștigat un contract pentru construcția și exploatarea pentru 37 de ani a unei fabrici de desalinizare în Playas de Rosarito , în statul Baja California ; capacitatea sa ar trebui să ajungă la 190.000 m 3 de apă potabilă pe zi în 2020, apoi, la sfârșitul unei a doua faze de lucru, 380.000 m 3 în 2024, ceea ce îl va face cea mai mare instalație de desalinizare din apă de mare din America.
În Europa, cea mai mare fabrică de desalinizare se află în Spania, în El Prat de Llobregat , lângă Barcelona. S-a deschis în august 2009. Produce 60 de milioane de metri cubi pe an. Contribuie la aprovizionarea cu apă potabilă a aproape 4,5 milioane de oameni.
În Malta , în 2017, din cei 33.250.732 m 3 de apă potabilă distribuiți, 18.890.081 m 3 au fost produși prin desalinizare în patru stații de epurare, ceea ce constituie 57% din producția de apă potabilă din Malta. Desalinizarea se efectuează în patru plante folosind tehnica de osmoză inversă. Consumul de energie este estimat la 4,76 kWh / m 3 (în 2016, 4,85 kWh / m 3. Costul de producție fluctuează între 0,3 și 0,7 euro / m 3 .
Unele departamente și teritorii franceze de peste mări, cum ar fi Mayotte, au mici fabrici de desalinizare.
După crearea în 2007 a unei puternice autorități a apei , Israelul a lansat un program major pentru construirea a cinci instalații de desalinizare cu osmoză inversă care se așteaptă să furnizeze 70% până la sfârșitul anului 2015. consumul gospodăriilor din Israel, care a fost în același timp redus cu 20% într-un deceniu. Israelul a devenit astfel liderul mondial în desalinizare, jumătate din consumul casnic, agricol și industrial fiind deja acoperit, în mai 2015, de apă produsă artificial (desalinizare și reciclare).
Israel : fabrici din Ashkelon , Palmachim, Hadera, Sorek, apoi Ashdod la sfârșitul anului 2015; în 2016, se așteaptă ca 75% din apa potabilă a Israelului să provină din desalinizarea apei de mare, potrivit companiei publice de apă Mekorot, în creștere față de 30% în 2010. Sorek, cea mai mare fabrică din lume de desalinizare a apei de mare, produce doar 20%; a produs 624.000 m 3 / zi din 2013;
Fabrica din Ashkelon , Israel, produce 320.000 m 3 / zi sau, pentru un consum estimat de 250 de litri pe cap de locuitor pe zi, are nevoie de apă potabilă a mai mult de un milion de oameni. Această țară urmărește un obiectiv de creștere a cantității de apă potabilă produsă de desalinizare cu 25% pe an, sau 57 de milioane de metri cubi suplimentare, pentru a trece piatra de hotar de 300 milioane m 3 de apă potabilă desalinizată. Până la sfârșitul anului 2010 .
În 2019, un raport al ministerului israelian al energiei a constatat că fabrica Sorek a manipulat nivelurile de clorură înainte de prelevarea probelor și că angajații de la fabrica Palmachim au falsificat rapoartele. Timp de 18 luni, aceste două fabrici situate la sud de Tel Aviv , pe coasta mediteraneană, au „înșelat guvernul”. Fabrica Sorek, cea mai mare din țară și una dintre cele mai mari din lume care operează un sistem de osmoză inversă , a lăsat niveluri de clorură de patru ori mai mari decât cele specificate în acordul de franciză pentru a economisi echivalentul a 10 milioane de euro.
În 2019, aproximativ 585 milioane de metri cubi de apă desalinizată pe an sunt produse de cinci fabrici din țară, care reprezintă aproape 80% din apa potabilă a țării.
Israelul intenționează să construiască o nouă fabrică lângă cea din Sorek, care va produce 200 de milioane de metri cubi de apă proaspătă pe an și se așteaptă să satisfacă un sfert din nevoile țării. Este recunoscută drept „cea mai mare companie de acest gen din lume. "
Istoria desalinizării din Kuweit datează din 1951 când a fost pusă în funcțiune prima instalație de distilare. În 2001, capacitatea de desalinizare a fost de 1,65 milioane m 3 / zi , din care 1,47 milioane m 3 / zi au fost furnizate prin distilare rapidă în mai multe etape ( distilare rapidă cu mai multe etape (en) - MSF) și 0,17 milioane m 3 / zi de osmoza inversa .
Membranele de tip Turing : Structurile de Turing apar la o scară nanometrică atunci când dezechilibrele în ratele de difuzie fac un sistem stabil sau cvasi-staționar sensibil la perturbări foarte slabe și eterogene, în timpul anumitor reacții chimice, de exemplu, atunci când un inhibitor în mișcare rapidă controlează mișcarea activator cu mișcare mai lentă. În 2018 Tan și colab. a propus un nou tip de membrane poliamidice , construite prin polimerizare interfacială (modul de polimerizare în care reacțiile au loc la o interfață ulei-apă); adăugarea de alcool polivinilic în faza apoasă a scăzut difuzia monomerului, generând membrane mai complexe (cu mai multe umflături, goluri și insule); Prin controlul condițiilor de reacție la interfață, a fost posibil să se creeze în mod experimental „membrane cu structură cu bule sau tuburi” foarte permeabile la apă, dar nu la sare. Toate membranele disponibile pe piață.
Aceasta este una dintre noile aplicații posibile ale structurilor Turing, din care se speră alte aplicații în chimie și biologie.