L'acqua dolce pulita è fondamentale per sostenere la vita umana. Tuttavia, 1,1 miliardi di persone non hanno accesso ad essa in tutto il mondo. La desalinizzazione rappresenta un modo sempre più popolare di affrontare questo problema.

La dissalazione è il processo di estrazione del sale dall'acqua salina per renderla potabile. Esistono due tipi principali di dissalazione.

Nella prima, chiamata dissalazione termica, viene utilizzato il calore. Questo produce vapore acqueo che condensa sui tubi in acqua dolce. Questo processo rimane dominante in tutto il Medio Oriente, dove viene prodotta quasi la metà dell'acqua dissalata del mondo.

Il secondo processo è la desalinizzazione della membrana, comunemente indicata come osmosi inversa. Questo processo è utilizzato nel 60% degli impianti in tutto il mondo. L'acqua salina viene forzata ad alta pressione attraverso una membrana semipermeabile i cui pori sono troppo piccoli per il passaggio delle molecole di sale.

Dove viene utilizzata la desalinizzazione?

La desalinizzazione viene utilizzata per estendere le forniture di acqua potabile oltre ciò che è naturalmente disponibile. Le regioni con scarsità d'acqua dipendono quindi particolarmente dalla tecnologia. La desalinizzazione fornisce agli Emirati Arabi Uniti il ​​42% del proprio fabbisogno idrico.

A causa del costo minimo di pompaggio, la desalinizzazione è più economica nelle grandi località costiere. Tuttavia, il nostro cambiamento climatico sta contribuendo ad aumentare la carenza d'acqua nelle regioni tipicamente miti, rendendo necessaria l'espansione degli impianti di desalinizzazione nell'entroterra e dalle acque salmastre. Cina, Stati Uniti e Sud America stanno tutti ampliando la loro capacità di desalinizzazione.

Sebbene la desalinizzazione possa essere una tecnologia in grado di contrastare la carenza idrica globale, ci sono problemi per quanto riguarda il suo costo e l'efficienza.

Perché la desalinizzazione rimane così costosa?

Sono necessarie grandi quantità di energia per guidare il processo. Ciò è particolarmente vero per la dissalazione termica, dove i costi energetici rappresentano fino alla metà dell'intero costo di produzione di un impianto.

Il processo di osmosi inversa ha generalmente un fabbisogno energetico inferiore. Tuttavia, il trattamento dell'acqua altamente salina rimane ad alta intensità energetica. Questo perché una maggiore salinità significa che è necessaria una maggiore pressione per forzare l'acqua attraverso la membrana.

Anche le fonti d'acqua fortemente inquinate devono essere trattate prima della desalinizzazione, richiedendo infrastrutture costose come vasche di sedimentazione e sistemi di filtrazione. Il trattamento previene l'accumulo di detriti sulle superfici della membrana che possono impedire il processo di osmosi inversa.

I costi di trattamento aumenteranno con l'aumentare della dipendenza dalla desalinizzazione e il processo viene applicato alle fonti di acqua salmastra inquinate e interne. Di fronte a un clima sempre più secco, la California ha ora 23 impianti di desalinizzazione che trasformano l'acqua salmastra in acqua potabile.

La produzione di un litro di acqua potabile crea anche 1,6 litri di salamoia, un prodotto di scarto altamente salino che può danneggiare l'ambiente. I depositi di salamoia sul fondo del mare possono portare alla distruzione degli ecosistemi marini, mentre lo scarico di salamoia riduce il contenuto di ossigeno dell'acqua di mare.

Lo smaltimento sicuro della salamoia è costoso. La maggior parte della salamoia prodotta viene reimmessa in mare, nel rispetto degli standard di qualità ambientale. Se lo scarico della salamoia non soddisfa questi standard, richiede un ulteriore trattamento.

La salamoia può essere trattata in vasche di evaporazione o diluita con una fonte d'acqua separata prima di essere scaricata. Il costo proibitivo del trattamento in salamoia rimane un ostacolo significativo all'applicazione più ampia della desalinizzazione.

La desalinizzazione può diventare più conveniente?

La riduzione dell'intensità energetica del processo può portare a notevoli riduzioni dei costi. Sono in fase di sviluppo tecnologie come l'osmosi diretta, che consentono la desalinizzazione a temperature e pressioni inferiori.

Sebbene promettenti, queste tecnologie rimangono nella loro infanzia. Il mercato è piccolo e ci sono poche installazioni commerciali. L'evoluzione tecnologica richiede tempo e saranno necessari ulteriori sviluppi per garantire che questi processi possano produrre acqua potabile su scala commerciale.

Lo sviluppo di membrane più durevoli ridurrà anche il costo della desalinizzazione. Utilizzando materiali diversi, i produttori giapponesi hanno costruito membrane che respingono con successo le particelle di sale a basse pressioni di esercizio. Ciò riduce sia i costi di sostituzione delle membrane che il fabbisogno energetico del processo.

La desalinizzazione potrebbe anche essere alimentata da fonti di energia rinnovabile più economiche. Le tecnologie solari-termiche possono generare calore diretto, che può quindi essere utilizzato per far evaporare l'acqua di mare. L'impianto di desalinizzazione solare Metito in costruzione in Arabia Saudita avrà inizialmente la capacità di produrre 30.000 metri cubi di acqua potabile al giorno.

Tuttavia, la tecnologia di desalinizzazione solare è disseminata di complessità. La fornitura di energia solare è incoerente e la tecnologia di accumulo di energia rimane costosa, impedendo una sua più ampia applicazione. Pertanto, la maggior parte dei progetti di desalinizzazione solare sono troppo piccoli per produrre acqua potabile per uso commerciale.

È inoltre necessario esplorare ulteriormente nuove soluzioni per la gestione della salamoia.

La salamoia può essere riciclata durante il processo di desalinizzazione. L'uso della salamoia di scarto nella produzione di ipoclorito di sodio, un disinfettante chimico che può sostituire il cloro, è uno sviluppo promettente.

La ricerca ha dimostrato che la produzione in loco di ipoclorito di sodio può far risparmiare agli impianti di desalinizzazione dei Caraibi più di £ 300.000 all'anno.

Gli impianti di desalinizzazione possono sfruttare ulteriormente la salamoia di scarto attraverso processi come l'elettrolisi, in cui la salamoia viene decomposta in sostanze più semplici attraverso correnti elettriche. Studi futuri dovrebbero studiare il potenziale dell'utilizzo dei sottoprodotti di questa elettrolisi, idrogeno e sali, per la produzione di energia.

Nonostante la crescente insicurezza idrica in tutto il mondo, la tecnologia di desalinizzazione rimane troppo costosa per un uso diffuso. Sono stati compiuti sforzi per ridurne i costi, molti dei quali si sono mostrati promettenti. Tuttavia, l'evoluzione tecnologica richiede tempo e passeranno decenni prima che i costi scendano a un livello che faciliti la più ampia espansione della desalinizzazione. + Esplora ulteriormente

Perché non possiamo prendere la nostra acqua potabile dall'oceano?

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.