התעלמות מהסיכוי של דיסאלינציה כאלטרנטיבה למשיכת יתר

המשבר הגדול של Aquifer Overdraft

פענוח המים עלה באופן דרמטי במהלך המחצית האחרונה.על פי ה-FLT:0U.S. Geological SurveycioFLT:1, יותר ממחצית מהקוויפרים הגדולים בעולם מתמוססים מהר יותר מאשר הם יכולים לטעון באופן טבעי. באזורים כגון עמק מרכז קליפורניה, Punjab של הודו, ומישורים גבוהים של ארצות הברית (אולה) על ידי מספר מטרים, על ידי מספר מטרים, כגון עמק מרכזי של קליפורניה, על ידי כמה מטרים, על ידי טבלאות של קליפורניה, על ידי כמה מטרים, על ידי כמה מטרים, על ידי טבלאות Aquifera), על ידי כמה מטרים, על ידי כמה מים.

Aquifer Overdraft גורם קערה של השלכות. לנד תת-קרקעיות - הכיור של פני השטח הקרקע - תועדו במקומות כמו מקסיקו סיטי ועמק סן Joaquin, שבו כמה אזורים ירדו על ידי יותר מ -30 מטרים. סולטווטר חדירה מתרחשת כאשר overpumping מורידים לחץ מים מתוקים, המאפשר למים לחדור חופרים החוף.

Overdraft היא לא רק בעיה של אספקה; זהו משבר אבטחת מים מערכתי. החקלאות, אשר צורכת כ-70% מנסיגה של מים מתוקים בעולם, מתמודדת עם קיצוץ בייצור כמו בארות השקיה יבשות או להיות יקר מדי כדי לשאיבה ממעמקי מים עירוניים, גם סובלים, מה שחייב ערים ליישם יחס או לחפש חלופות יקרות.

המונחים: a brief technology

דפלנציה הופכת מים מלוחים למים טריים על ידי הסרת מלחים ומינרלים מפורשים. שתי טכנולוגיות עיקריות שולטות בשוק: אוסמוזה הפוכה (RO) וזינוק תרמי.

verse Osmosis

osmosis הפוכה כוחות מים במים באמצעות מלמברנס למחצה בלחץ גבוה. membranes לשמור על סטיות מלח בעת המאפשרת למולקולות מים לעבור. צמחים RO מודרניים להשיג שיעורי התאוששות של 40-50% ממי הים, לייצר מים עם מוצקים מתמוססים מוחלט (TDS) מתחת 500 מ"ג / L - גם בתוך תקני שתייה.

התוספתן Thermal Distillation

התהליכים הארוכים כגון פלאש רב-שלבי (MSF) ו- Multi-אפקט דיאזון (MED) מים רותחים ומזהמים את הקיטור לייצר מים טריים.שיטות אלה הן אנרגיה אינטנסיבית (10–25 קילוואט / m3) והם בדרך כלל בשימוש במזרח התיכון, שבו שפע דלקים מאובנים ובזבוז חום מתחנות כוח להפוך אותם ליעילות מבחינה כלכלית.

טכנולוגיות מתפתחות

מחקר לתוך אוסמוזה קדימה, membrane distillation, ו deioning capacitive שואפת להפחית דרישות אנרגיה להפחית דרישות להפחית את הפחתת ההונאה. בעוד מבטיח, טכנולוגיות אלה נשארות בפיילוט או בשלבים מוקדמים מסחריים ועדיין לא תחרותיות עם RO עבור מים בקנה מידה גדול של ים desalination. Brackish מים desalination, אשר מתייחס מים עם סליציליות נמוכה יותר מאשר מים, דורש פחות אנרגיה ומשמש יותר ויותר במקומות כמו טקסס.

היתרונות של התעלמות בתיאוריה

דיספלנציה מציעה מספר יתרונות טבועה שהופכים אותה לאופציה אטרקטיבית לאזורים העומדים בפני שתלטניתquifer:

• (FLT:0) אמינות חלקית: צמחי דפלנציה 1:1 פועלים ללא הרף, עצמאי מגשם, גמל שלג או דפוסי אקלים עונתיים.
• (FLT:0)Proximity to Demand:FLT:1 ערים חוף יכול לאתר צמחים ליד מרכזי אוכלוסייה, צמצום עלויות העברת מים והפסדים.לדוגמה, צמחים בקרלסבד, קליפורניה וסורק, ישראל, לספק מים ישירות למערכות עירוניות.
• (ב) כל מטר מעוקב של מים מחוסנים יכול להפחית את מי הקרקע של בערך אותו סכום.
• ייצור:0 (הייצור האפשרי: FLT:1) ניתן לבנות צמחים של דאלינציה במיומנויות בשלבים, מיחידות קהילתיות קטנות (כמה מאות מ'3/יום) ועד למגה מעל 500,000 מ'3/יום (למשל, מפעל ראס אל ח'אר בערב הסעודית).

היתרונות הללו הובילו להתרחבות מהירה של יכולת ההתפלה העולמית.נכון ל-2023, היכולת המותקנת הכוללת עולה על 100 מיליון מ'3/יום, עם צמחים הפועלים ב-177 מדינות.ה-FLT:0 United NationsFLT:1 (הדגשה של דפלנציה מספקת מעל 300 מיליון אנשים עם מים מתוקים, והשוק ממשיך לגדול ב-6–9% בשנה.

אתגרים קריטיים

למרות הבטחתו, ההתפלות מתמודדת עם משולש של אתגרים קשורים: אנרגיה, עלות והשפעה סביבתית.

אנרגיה וטביעת רגל

ים מי desalination נשאר אנרגיה-intensive.האנרגיה התיאורטית המינימלית הנדרשת כדי להפריד מלח ממי הים היא בערך 1 קילוואטה / m3, אבל תחנות RO בעולם האמיתי פועלות ב 3-5 קילוואט / m3. כאשר מופעל על ידי דלקים מאובנים, זה מתורגם פליטות גזי חממה משמעותיות - בערך 1.5-2.5 ק"ג של CO2 ל- m3 של מים המיוצרים.

המעבר למקורות אנרגיה מתחדשים הוא אפשרי מבחינה טכנית. פרויקטים של אפליה המופעלת על ידי השמש קיימים בערב הסעודית (באמצעות לוחות פוטו-וולטאיים) ואוסטרליה (באמצעות תרמית סולארית) עם זאת, האופי לסירוגין של השמש והרוח דורש אחסון אנרגיה או מערכות היברידיות, אשר מגביר את עלויות ההון. , צמחים מחוברים לרשתות עם חשמל נקי (למשל, נורבגיה, הידרו-מרוס) יש הרבה יותר ויותר אזורי פחמן נמוכים, אבל חסרוכים אלה.

אחריות כלכלית

עלות המים המותפלים צנחה באופן דרמטי במהלך 20 השנים האחרונות.הצמחים הימיים הגדולים של RO מספקים מים ב-$50–1.00 דולר למ"ק, לעומת 1.50–$2.50 בתחילת שנות ה-2000.זה הופך את הפלינציה לתחרותית עם כמה אספקה חלופית, כגון העברות מים למרחקים ארוכים או פסולת ממוחזרת (אשר יכול לעלות $ -20%/3 לטיפול מתקדם).

עם זאת, הפלפלנציה נותרה יקרה משמעותית יותר מאשר מי שאיבה מים קרקעיים מקוויפר רדום, לא מבויש יכול לעלות כ- 0.310 $ / מ"ר אפילו עם מעמקי אש מוגברת, מי הקרקע נשאר לעתים קרובות זול יותר מאשר מים מחוסנים. הפערים רק כאשר כוחות טיהור להעמיק, או כאשר חומרים סביבתיים חיצוניים (למשל, הם מוכרים נזק פנימי).

עלויות ההון הן מחסום נוסף: מפעל מים ים בן 100 מיליון מ"ר / יום יכול לדרוש 300–500 מיליון דולר בהשקעה מקדימה, עם אישור ובנייה שלוקחים 3-5 שנים.פיננס פרויקטים כאלה לעתים קרובות דורש הסכמי רכישה לטווח ארוך או סובסידיות ממשלתיות.

המונחים: Brine Discharge and Environmental Impacts

דיספלנציה מייצרת זרם נרחב המכיל פי שניים את הסלנטיות של מי הים, יחד עם כימיקלים המשמשים בטיפול טרום-הטיפול (אנטיscalants, coagulants) וניקוי membrane. Discharging rene בחזרה לתוך האוקיינוס יכול ליצור צינורות היפר-saline כי להפחית חמצן ופגיעה אורגניזמים benthic.

אסטרטגיות מיגור כוללות diluting שופע מים קירור צמחי כוח, מערכות diffuser כדי לפזר זרמים, ו אפס-liquid-discharge (ZLD) טכנולוגיות שמשחזרות מוצקות. ZLD הוא מאוד אנרגיה-רגיש מאוד ולעתים רחוקות פרוס עבור צמחי מים ים.ההשפעה הסביבתית ניתן למזער על ידי ישיבה זהירה (למשל, באזורי החוף באנרגיה גבוהה עם רחבים עם עיצובים חזקים) באמצעות עיצובים מתקדמים.

בנוסף, צריכת desalination הורגת אורגניזמים ימיים (אימון וחסימה) אם מסכים אינם מתוכננים כראוי. צריכת תת-קרקעית (בארות של ח) להפחית את ההשפעה הזו, אך הם מוגבלים על ידי גיאולוגיה וקיבולת.

אפשרות כאלטרנטיבה ל-Aquifers

השאלה המרכזית היא האם הפלישה יכולה לשמש כ-FLT:0readirecter 1 תחליף למים קרקעיים מופקים מקוויפרים ממושכים.

איפה דיסאלינציה עובדת הכי טוב

דיספלנציה היא אפשרית ביותר עבור רשויות החוף ומשתמשים תעשייתיים שיכולים להרשות לעצמם עלויות מים גבוהות יותר.ב סינגפור, הדה-הפלנציה מספקת כ-30% מאספקת המים הלאומית, משלימים מים מיובאים, מים מיבולים, וחזירו מים. בישראל, צמחי סורק ואשקלון מייצרים כמעט 60% מהמים הפנימיים, ומאפשרים למדינה לחדש את האפר הימי והמעודף ליצוא של קשקשים.

בקליפורניה, מפעל הדהמה קרלסבד מספק כ-10% מהמים של מחוז סן דייגו.זה הפחית את ההסתמכות על נהר קולורדו ועל דלתא Sacramento-San Joaquin Delta, הנמצאים תחת לחץ סביבתי ונשגב.

גבולות ל-Inland Aquifers

עבור inland aquifers (למשל, Ogallala בארצות הברית במישורים גדולים, אגן Indus אגן aquifer בפקיסטן), desalination מוגבל גיאוגרפית.משלוח מי הים מאות קילומטרים מטילים עלויות אנרגיה ענק של גלאום היטב תשתיות צינורות. Brackish מים desalination הוא אופציה יותר מעשית; רבים inland aquifers מכילים מצעים רבים כי יכול להיות נמוך יותר מים קרקעיים, אבל זה יכול להיות נמוך יותר מאשר מים קרקעיים.

סילוק שתן עבור אי-פלינציה היבשתית מציג אתגר גדול.התבויות של אווה הן זריקה בעלת עוצמה, וזריקת עמוק-וול נושאת סיכונים סיסמיתים. Zero-liquid-discharge מערכות הן יקרות מדי עבור רוב היישומים החקלאיים. כתוצאה מכך, הפלינציה של המולדת דורשת סקרים גיאולוגיים זהים ותובנות רגולטוריות.

לא פתרון של סטנדלון

דיספלנציה אינה יכולה להחליף את כל השימושים במים קרקעיים.חקלאות, המהווה 70–80% מצריכת המים באזורים רבים, אינה יכולה להרשות לעצמה מים מחוסנים ב-$50–1.00/m3. יבולים שדה כמו חיטה או לייצר הכנסות ברוטו של רק 010–0.20/m3 של מים המשמשים.

יתרה מכך, הפלישה אינה מתייחסת לסיבות השורשיות של יתר: משאבה בלתי מבוקרת, חשמל מסובסדת למיצוי מים קרקעיים, וחוסר ממטרה.ללא רפורמה מוסדית, הפלה עשויה פשוט לאפשר המשך של עודף ולא לקדם שימור.

הפחתה לתוך תיק מים בר קיימא

גישה פרגמטית מתייחסת לפלישה כרכיב אחד של אסטרטגיית ניהול מים רחבה יותר. דוגמאות מוצלחות מרחבי העולם מדגישות את העקרונות הבאים:

שימוש דחוף

שימוש נזיפה כרוך בניהול מים, מים קרקעיים בכוונה, מים מחוסנים יחד.לדוגמה, מים מחוסנים ניתן להשתמש בהם במהלך בצורתם תוך מתן אפשרות לטעינה במהלך שנים רטובות.מערכת זו פרוסת במחוז אורנג ', קליפורניה, שבו צמח מי הים desalination ליד אזור החוף הנטינגטון משלים את מערכת ההסגרה הקרקעית (התחילה למים ממוחזרים לתוך הבצורת, הם מטוהרים).

חידוש אינטגרציה אנרגיה

כדי למזער את טביעת הרגל פחמן, צמחים חדשים של פלנציה צריך להיות יחד עם אנרגיה מתחדשת.מדינות כמו ספרד ואוסטרליה לבנות דיספלציה מופעלת השמש לספק קהילות מבודדות חוף.פיילוט פרויקטים באמצעות אנרגיית גל וטורבינה רוח offshore הם גם מתעוררים. מנגנונים מדיניות כגון אשראי אנרגיה מתחדשת או מס פחמן יכול להאיץ את המעבר הזה.

מדיניות ותקנות

זכויות החילוץ הקרקעיות חייבות להיות רפורמות כדי למנוע את בעיית החילוץ החופשי.ליישם עמלות, היתרי משאבה קבועים, או מ"מ חובה" יוצר תמריצים כלכליים לשימוש במים ביעילות.הדהמה יכולה לשמש כגיבוי יקר אך אמין, לא אספקה ראשונה של טיפול עצמי.

ניהול הביקוש

לפני בניית יכולת דיספלנציה חדשה, קהילות צריכות לרדוף באופן אגרסיבי אחר שימור מים, ירידה בדליפה ומכשירים יעילים למים.בקליפורניה, שימוש במים עירוניים הידרדר למרות הגידול באוכלוסייה עקב אמצעי יעילות.

מסקנה

דיספלנציה היא כלי רב עוצמה לטיפול ב-Aquifer Overdraft, אבל זה לא panacea.היכולת שלה לספק אספקת מים אמינה, בצורת-בסיס מוכחת, והעלויות ממשיכות לרדת.עם זאת, המגבלות הסביבתיות והכלכליות - במיוחד שימוש באנרגיה גבוהה, לרשות, ועלות יחסית לחקלאות - כלומר, דיספלנציה לבדה אינה יכולה לשחזר פיזור של אקוויפרים.

קהילות העומדות בפני פענוח הכרחי חייבות להעריך את ההתפלה בהקשר הגיאוגרפי והכלכלי הספציפי שלהן.עבור ערים החוף עם ביקוש מים גבוה ויכולת לשלם, הפלה מציעה פתרון חלקי מציאותי לאזורים חקלאיים בארץ, העבודה הקשה אך הנדרשת יותר של ירידה בביקוש, שינוי היבול, וטעינה מחדש נותרה העדיפות.ללא מאמץ יסוד זה, אפילו הטכנולוגיה המתקדמת ביותר תתעכב רק את היום הבלתי נמנע של הכרעה.