Schoon zoet water is van cruciaal belang voor het in stand houden van het menselijk leven. Wereldwijd hebben 1,1 miljard mensen er echter geen toegang toe. Ontzilting is een steeds populairdere manier om dit aan te pakken.

Ontzilting is het proces waarbij zout uit zout water wordt gewonnen om het drinkbaar te maken. Er zijn twee hoofdtypen ontzilting.

Bij de eerste, thermische ontzilting genaamd, wordt warmte gebruikt. Hierdoor ontstaat waterdamp die op leidingen condenseert tot zoet water. Dit proces blijft dominant in het Midden-Oosten, waar bijna de helft van het ontzilt water ter wereld wordt geproduceerd.

Het tweede proces is membraanontzilting, gewoonlijk aangeduid als omgekeerde osmose. Dit proces wordt gebruikt in 60% van de fabrieken wereldwijd. Zout water wordt onder hoge druk door een semi-permeabel membraan geperst waarvan de poriën te klein zijn voor de zoutmoleculen om er doorheen te gaan.

Waar wordt ontzilting gebruikt?

Ontzilting wordt gebruikt om de drinkwatervoorziening uit te breiden tot meer dan wat natuurlijk beschikbaar is. Waterschaarste gebieden zijn daarom bijzonder afhankelijk van de technologie. Ontzilting voorziet de Verenigde Arabische Emiraten in 42% van hun waterbehoefte.

Vanwege de minimale kosten van pompen, is ontzilting het meest economisch in grote kustlocaties. Ons veranderende klimaat draagt ​​echter bij aan toenemende watertekorten in typisch milde regio's, waardoor de uitbreiding van ontziltingsinstallaties verder landinwaarts en vanuit brak water noodzakelijk is. China, de VS en Zuid-Amerika breiden allemaal hun ontziltingscapaciteit uit.

Hoewel ontzilting een technologie kan zijn die in staat is om wereldwijde watertekorten tegen te gaan, zijn er problemen met de kosten en efficiëntie ervan.

Waarom blijft ontzilting zo duur?

Er zijn grote hoeveelheden energie nodig om het proces aan te drijven. Dit geldt met name voor thermische ontzilting, waar de energiekosten tot de helft van de totale productiekosten van een fabriek vertegenwoordigen.

Het proces van omgekeerde osmose heeft over het algemeen een lagere energiebehoefte. Het behandelen van zeer zout water blijft echter energie-intensief. Dit komt omdat een hoger zoutgehalte betekent dat er meer druk nodig is om het water door het membraan te persen.

Zwaar vervuilde waterbronnen moeten ook worden behandeld voordat ze ontzilten, wat dure infrastructuur vereist, zoals sedimentatietanks en filtratiesystemen. Behandeling voorkomt de ophoping van vuil op membraanoppervlakken die het omgekeerde osmoseproces kunnen belemmeren.

De behandelingskosten zullen toenemen naarmate de afhankelijkheid van ontzilting toeneemt en het proces wordt toegepast op vervuilde en brakwaterbronnen in het binnenland. Geconfronteerd met een steeds droger klimaat, heeft Californië nu 23 ontziltingsinstallaties die brak water omzetten in drinkwater.

Bij de productie van één liter drinkwater ontstaat ook 1,6 liter pekel, een zeer zout afvalproduct dat schadelijk kan zijn voor het milieu. Pekelafzettingen op de zeebodem kunnen leiden tot de vernietiging van zee-ecosystemen, terwijl pekelafvoer het zuurstofgehalte van zeewater verlaagt.

Het veilig afvoeren van pekel is duur. Het grootste deel van de geproduceerde pekel wordt, onder voorbehoud van milieukwaliteitsnormen, terug in zee gepompt. Voldoet de pekelafvoer niet aan deze normen, dan is verdere behandeling nodig.

Pekel kan worden behandeld in verdampingsvijvers of worden verdund met een aparte waterbron voordat het wordt geloosd. De onbetaalbare kosten van pekelbehandeling blijven een belangrijke belemmering voor de bredere toepassing van ontzilting.

Kan ontzilting goedkoper worden?

Het verminderen van de energie-intensiteit van het proces kan aanzienlijke kostenbesparingen opleveren. Technologieën zoals voorwaartse osmose, die ontzilting mogelijk maken bij lagere temperaturen en drukken, zijn in ontwikkeling.

Hoewel veelbelovend, staan ​​deze technologieën nog in de kinderschoenen. De markt is klein en er zijn weinig commerciële installaties. Technologische evolutie kost tijd en verdere ontwikkeling zal nodig zijn om ervoor te zorgen dat deze processen op commerciële schaal drinkbaar water kunnen produceren.

Het ontwikkelen van duurzamere membranen zal ook de kosten van ontzilting verlagen. Met behulp van verschillende materialen hebben Japanse fabrikanten membranen geconstrueerd die met succes zoutdeeltjes afstoten bij lage werkdrukken. Dit vermindert zowel de kosten van het vervangen van membranen als de energiebehoefte van het proces.

Ontzilting kan ook worden aangedreven door goedkopere bronnen van hernieuwbare energie. Zonnethermische technologieën kunnen directe warmte genereren, die vervolgens kan worden gebruikt om zeewater te verdampen. De metito-zonne-ontziltingsinstallatie in aanbouw in Saoedi-Arabië zal in eerste instantie de capaciteit hebben om 30.000 kubieke meter drinkwater per dag te produceren.

De technologie voor ontzilting van zonne-energie is echter bezaaid met complexiteiten. De levering van zonne-energie is inconsistent en de technologie voor energieopslag blijft duur, waardoor de bredere toepassing ervan wordt belemmerd. Daarom zijn de meeste zonne-ontziltingsprojecten te klein om drinkwater voor commercieel gebruik te produceren.

Nieuwe oplossingen voor pekelbeheer moeten ook verder worden onderzocht.

Pekel kan worden gerecycled binnen het ontziltingsproces. Het gebruik van afvalpekel bij de productie van natriumhypochloriet, een chemisch desinfectiemiddel dat chloor kan vervangen, is een veelbelovende ontwikkeling.

Onderzoek heeft aangetoond dat de productie van natriumhypochloriet ter plaatse de Caribische ontziltingsinstallaties meer dan £ 300.000 per jaar kan besparen.

Ontziltingsinstallaties kunnen afvalpekel verder benutten door processen zoals elektrolyse, waarbij pekel wordt afgebroken tot eenvoudigere stoffen door elektrische stromen. Toekomstige studies moeten het potentieel onderzoeken van het gebruik van de bijproducten van deze elektrolyse, waterstof en zouten, voor energieproductie.

Ondanks de toenemende wateronzekerheid wereldwijd, blijft ontziltingstechnologie te duur voor wijdverbreid gebruik. Er zijn pogingen gedaan om de kosten ervan te verlagen, en velen zijn veelbelovend. Technologische evolutie kost echter tijd en het zal tientallen jaren duren voordat de kosten dalen tot een niveau dat de bredere uitbreiding van ontzilting mogelijk maakt. + Verder verkennen

Waarom kunnen we ons drinkwater niet uit de oceaan halen?

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.