Сверхсоленая вода является побочным продуктом производства питьевой воды
Технологии, призванные помочь решить растущую нехватку воды в мире, порождают неприятную экологическую дилемму.
Опреснительные установки, которые добывают питьевую воду из океана, ежедневно сбрасывают в окружающую среду около 142 миллиардов литров чрезвычайно соленой воды, называемой рассолом, говорится в исследовании. Исследователи сообщают, что отходы процесса опреснения воды могут убивать морскую жизнь и наносить ущерб океанам планеты 14 января в журнале Science of the Total Environment.
«С одной стороны, мы пытаемся обеспечить население, особенно в засушливых районах, необходимым количеством воды хорошего качества. Но в то же время мы также добавляем в этот процесс заботу об окружающей среде», - говорит соавтор исследования Манзур Кадир, ученый-эколог из Института водных ресурсов, окружающей среды и здоровья Университета ООН в Гамильтоне, Канада.
Между ростом населения и изменением климата вода становится все более дефицитной (СН: 18.08.18, стр. 14). Технология опреснения стала жизнеспособным решением этой проблемы, и с 1980-х годов ее популярность росла в геометрической прогрессии. В настоящее время по всему миру работает почти 16 000 заводов.
Опреснение основано на испарении или специальных мембранах для химического или электрического отделения чистой воды от потока соленой воды. Но из системы всегда вытекают два потока: один становится водой, пригодной для использования людьми, а другой - с остатками сверхсолёной рассола, который выбрасывается обратно в окружающую среду.
Предыдущие оценки не оценивали, сколько рассола производят эти объекты, говорит Кадир. Ученые предположили, что опреснительные установки в среднем поровну производят рассол и чистую воду - на каждый литр чистой воды приходится один литр рассола. Это оказалось неправильным.
Используя данные об источниках воды и технологиях, используемых на опреснительных установках по всему миру, Кадир и его коллеги впервые подсчитали, сколько рассола сбрасывается ежедневно. Они обнаружили, что на каждый литр произведенной чистой воды в окружающую среду выбрасывается в среднем 1,5 литра высококонцентрированного рассола. В день это значение соответствует более чем половине дневного объема воды, вытекающей из Ниагарского водопада, причем 70 процентов этого объема приходится на опреснительные установки в засушливой Северной Африке и на Ближнем Востоке.
Неравные игроки
Опреснительные установки усеивают весь земной шар, но в некоторых регионах, особенно в засушливых, образуется больше соляных отходов, чем в других. По оценкам, только на четыре страны Ближнего Востока приходится 55 процентов мирового стока соленой воды.
Количество опреснительного раствора, выпускаемого в сутки по регионам
Поскольку рассол снова попадает в океан, «он создает своего рода локальную среду», - говорит Кадир. Высококонцентрированные выбросы, которые также могут содержать металлы и противообрастающие химикаты, плотнее морской воды, поэтому они стекают в виде соленого шлейфа на морское дно и могут отравить живущие поблизости морские организмы. Некоторый рассол также может быть горячим из-за процессов испарения во время опреснения. Поскольку горячая вода не удерживает кислород так же хорошо, как холодная, районы океана, куда попадает соляной раствор, могут истощаться кислородом.
Международный стандарт, требующий очистки сточных вод и использования безвредных для окружающей среды химикатов при опреснении воды, существует, говорит Йорам Коэн, инженер-химик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Но все ли люди следуют этому, я не знаю».
За исключением некоторых научных исследований, мало что делается для решения проблемы, говорит Кадир. «На правительственном уровне я не вижу, чтобы была предпринята серьезная попытка».
Были предложены предложения по перепрофилированию рассола, в том числе для полива солеустойчивых сельскохозяйственных полей, извлечения металлов, таких как магний или уран, или сбора соли вместо ее добычи. С точки зрения технологии, вы можете взять рассол «и выпарить его, чтобы восстановить соль», - говорит Коэн. «Но цена огромна».
В зависимости от местоположения и типа технологии опреснение воды может стоить от 0,50 до более 2 долларов США для производства 1000 литров питьевой воды - примерно столько, сколько два человека в Соединенных Штатах используют в день. Дальнейшее выпаривание отходов рассола только увеличивает стоимость.
Современные технологии опреснения, такие как оксиды графена, становятся все более рентабельными и выделяют меньше солевых выбросов (СН: 20.08.16, стр. 22). Но они не распространены повсеместно и редко встречаются на Ближнем Востоке, где больше всего используется опреснение. «Мы должны убедиться, что с нашими усилиями мы сможем использовать больше тех типов технологий, которые производят больше опресненной воды, чем рассола», - говорит Кадир.