Odsolování vody (desalinizace) se v posledních letech stalo jedním z klíčových řešení, jak čelit nedostatku pitné vody, který postihuje stále větší část světa. Zvláště v oblastech, kde je pitná voda vzácnou komoditou, nabývá na významu vývoj efektivních a udržitelných technologií. Jakým směrem se technologie desalinizace ubírá a jakým výzvám musí čelit?
Na naší planetě tvoří sladká voda pouze asi 3 % z celkového množství vody, přičemž většina z ní je zamrzlá v ledovcích nebo uložená v podzemí. Oceány a moře, kde je vody nejvíce, obsahují slanou vodu, která není sama o sobě pitná.
Desalinizace slané vody
Jedním z řešení je desalinizace, která dokáže odstranit z vody sůl a přeměnit ji na pitnou vodu. Technologie odsolování není žádnou žhavou novinkou – už ve starověku byly známé základní metody, jak získat pitnou vodu pomocí odpařování a následné kondenzace.
Moderní technologie odsolování lze dnes rozdělit na dvě hlavní skupiny: tepelnou a membránovou. Tepelná metoda spočívá v ohřívání vody, dokud se nevypaří, přičemž zůstane sůl. Tento proces je však extrémně energeticky náročný a tím pádem také velice drahý.
Druhá metoda, která je populárnější a současně i méně energeticky náročná, je založená na membránách. Patří sem reverzní osmóza a elektrodialýza. Reverzní osmóza funguje tak, že se voda pod tlakem protlačuje přes membránu, která propouští pouze molekuly vody, ale brání průchodu solí a dalších nečistot.
Elektrodialýza potřebuje elektřinu
Zatímco reverzní osmóza je standardem v průmyslovém měřítku, elektrodialýza se ukazuje jako perspektivní technologie zejména pro menší komunity nebo oblasti mimo dosah tradiční infrastruktury. Elektrodialýza využívá elektrického pole k tomu, aby přesouvala ionty soli skrze speciální membrány, čímž dojde k jejich oddělení od vody.
Tento proces je obzvláště efektivní u vody s nižší koncentrací soli, takže je vhodný pro odsolování brakických vod (tj. voda, která obsahuje více soli než sladká voda, ale méně než mořská voda), které se nacházejí v mnoha suchých oblastech světa.
Velkým problémem při odsolování vody v oblastech bez stabilního energetického připojení je závislost na elektřině. Tradiční systémy odsolování, jako je reverzní osmóza, vyžadují ke svému fungování stabilní a kontinuální dodávku energie, což nelze zajistit pomocí obnovitelných zdrojů, které jsou závislé na počasí – například sluneční nebo větrná energie.
Objev vědců z MIT
Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) představili inovativní systém, který dokáže pracovat s proměnlivým množstvím energie a nepotřebuje k vyrovnávání energetických výkyvů baterie. Jejich systém odsolování využívá elektrodialýzu, která je přizpůsobena kolísavé produkci energie z obnovitelných zdrojů.
Nový systém pro odsolování vody vystačí se sluneční energií
Tento systém dokáže automaticky regulovat průtok vody a elektrické napětí podle toho, kolik energie je aktuálně k dispozici. Pokud je dostatek slunečního svitu, zvyšuje průtok a produkci pitné vody, a naopak když slunce zapadne, systém automaticky sníží výkon, aniž by došlo k poškození zařízení nebo přerušení práce.
Během šestiměsíčního testování prototypu v Brackish Groundwater National Research Facility v Novém Mexiku dokázal systém vyprodukovat až 5000 litrů vody denně, což by stačilo na zásobení malé komunity. Celý systém je tak malý, že se vešel do přívěsu a mohl by být nasazen v oblastech po přírodních katastrofách nebo v rozvojových regionech. Díky své schopnosti pracovat pouze se solární energií nabízí slibné řešení pro odlehlé regiony, kde je problematický přístup k elektrické síti.
Během šestiměsíčního testování prototypu v Brackish Groundwater National Research Facility v Novém Mexiku dokázal systém vyprodukovat až 5000 litrů vody denně
Jednou z velkých výhod této technologie je její potenciál přinést čistou vodu do rozvojových zemí, kde je problém s přístupem ke sladké vodě a stabilním dodávkám elektřiny. Podle odhadů až 50 % obyvatel rozvojových zemí spoléhá na podzemní vodu, která je však kvůli suchu a klimatickým změnám čím dál více zasolená. Systémy, jako je tento, by mohly výrazně zlepšit dostupnost pitné vody.
Budoucnost odsolování
Budoucnost odsolování očividně směřuje k obnovitelným zdrojům energie a k efektivnějším systémům, které budou schopné operovat bez závislosti na tradičních zdrojích elektřiny. S pokračujícím rozvojem technologií, jako je elektrodialýza, a s rostoucí potřebou udržitelného hospodaření s vodními zdroji se dá očekávat, že se desalinizace stane ještě významnější součástí globálních strategií pro boj proti nedostatku pitné vody.
Výsledky vědeckého bádání byly publikovány 8. října v odborném časopise Nature Water, který se zabývá výzkumem vody a souvisejícími oblastmi, jako jsou hydrologie, environmentální vědy, technologie spojené s úpravou vody, a problémy spojené s dostupností vody. Tento časopis patří do prestižní rodiny Nature, která je známá svým přísným recenzním řízením.
Recenzní řízení zaručuje, že každý článek je před publikací pečlivě zhodnocen nezávislými odborníky na danou problematiku. Ti posuzují kvalitu metodologie, význam přínosů výzkumu a správnost závěrů. Tento proces pomáhá eliminovat chyby a zkreslení, což činí publikace v časopisech Nature velmi ceněnými a respektovanými.
Zdroje: nature.com, news.mit.edu, awe.international, arstechnica.com.