Могут ли атомные опреснительные установки решить проблему нехватки воды?

На каждом континенте есть общины, которым не хватает воды, по данным ООН.

К сожалению, хотя наша планета окружена океанами и морями, только крошечная часть воды Земли — около 2,5% — пресная, а к 2030 году спрос на питьевую воду, по прогнозам, превысит предложение на триллионы кубометров.

Опреснительные установки, которые удаляют соль из морской воды, могли бы помочь в обеспечении необходимой пресной водой.

Однако эти установки считаются одними из самых дорогих способов получения питьевой воды, поскольку они перекачивают большие объемы через мембраны под высоким давлением, что является чрезвычайно энергоемким процессом.

Одним из радикальных решений могло бы стать использование плавучих судов, оснащенных опреснительными установками.

Приводимые в действие ядерными реакторами, эти суда могли путешествовать к островам или береговым линиям, пораженным засухой, принося с собой как чистую питьевую воду, так и электроэнергию.

«Вы можете заставить их передвигаться с перерывами, заполняя резервуары», — говорит Микал Бё, исполнительный директор Core Power, которая разработала проект опреснительной установки такого типа.

Это может показаться надуманным, но ВМС США оказывает услуги по опреснению во время бедствий в прошлом, с помощью своих атомоходов, а у России уже есть плавучая АЭС, предназначенная для потенциальная мощность опреснительных установок.

В мире уже насчитывается около 20 000 опреснительных установок, почти все из которых находятся на суше. Большинство из них расположены в Саудовской Аравии, Объединенных Арабских Эмиратах и ​​Кувейте, а другие в странах, включая Великобританию, Китай, США, Бразилию, Южную Африку и Австралию, и это лишь некоторые из них.

Но некоторые инженеры говорят, что было бы дешевле разместить эту технологию опреснения на море, где морскую воду легче закачивать на борт.

На протяжении десятилетий инженеры мечтали построить плавучие, опреснение на атомной энергии системы.

Core Power хочет использовать судно, очень похожее на небольшой контейнеровоз, но размещать на борту контейнеры, наполненные технологией опреснения. Тогда ядерный реактор должен был находиться в центре этого корабля, обеспечивая огромное количество необходимой энергии.

Г-н Бё добавляет, что плавучие атомные опреснительные суда фирмы могут иметь различную мощность от пяти мегаватт до примерно 70 мегаватт. Имея пять мегаватт ядерной энергии, он мог бы выкачивать 35 000 кубометров пресной воды каждый день, что соответствует объему 14 олимпийских бассейнов.

Чтобы удалить соль из соленой воды, технология опреснения проталкивает очищенную морскую воду через полупроницаемую мембрану под давлением. Осмос, движение молекул жидкости через такие мембраны, удаляет минералы, оставляя пресную воду и отдельную, особенно соленую воду, называемую рассолом.

Существуют различные версии этой технологии, и с годами она становится все более эффективной. Но плавучие опреснительные системы остаются относительно редкими.

Однако Саудовская Аравия только что приняла поставку первого из три опреснительные баржи, самые большие из когда-либо построенных. Итак, могут ли взлететь плавучие опреснительные установки?

Компания Oisann Engineering, разработавшая систему Waterfountain, надеется на это.

У компании есть различные проекты, от больших кораблей до небольших буев, но все они работают по одному принципу, — объясняет главный административный директор Кайл Хопкинс.

Однако большая разница в том, что вместо использования ядерной энергии все они будут использовать то, что называется подводным опреснением, технологию, которой уже несколько десятков лет.

«[The technology] никогда не был коммерциализирован, потому что вам все еще нужны подводные насосы, чтобы облегчить подъем воды на поверхность, — говорит г-н Хопкинс. — Мы сняли насос».

Он отказывается вдаваться в подробности того, как это работает, за исключением того, что система Waterfountain в целом использует более высокое давление на морское дно для перемещения воды без больших затрат энергии.

Он также упоминает, что трубопровод от судна к берегу, куда в конечном итоге должна поступать пресная вода, можно было бы поднять, чтобы гравитация могла еще больше способствовать потоку воды, что сократило бы потребность в дополнительной энергии.

По оценкам Хопкинса, эта технология может быть примерно на 30% более энергоэффективной, чем традиционная береговая опреснительная установка. В настоящее время фирма строит миниатюрную версию одного из своих проектов и надеется установить свою первую коммерческую установку на Филиппинах в 2023 году.

Такие идеи и дизайн Core Power являются «многообещающими», говорит Рая Аль-Дада, глава Лаборатории технологий устойчивой энергетики Бирмингемского университета. Однако у плавающего опреснения есть как преимущества, так и недостатки, говорит она. По-прежнему существуют проблемы с перекачкой опресненной воды на берег и поиском рабочей силы с опытом работы на шельфе и знаниями в области опреснения воды.

В конечном счете, человечество нуждается в большем количестве водных ресурсов, говорит д-р Аль-Дада, не в последнюю очередь из-за ожидаемых последствий изменения климата, если мир испытает потепление более чем на 1,5°C. «Это окажет катастрофическое воздействие на воду», — говорит она.

Эми Чайлдресс из Университета Южной Калифорнии говорит, что меньшие по размеру плавучие опреснительные установки могут помочь снизить воздействие технологии на окружающую среду. Сильно соленая вода, оставшаяся после опреснения, токсична для морских обитателей, и современные опреснительные установки производят ее в огромных количествах. на самом деле больше рассола, чем пресной воды.

Г-н Хопкинс говорит, что побочный продукт, ожидаемый от системы Waterfountain, не будет достаточно соленым, чтобы его можно было классифицировать как рассол.

Еще технологии бизнеса:

По словам Грега Пирса, содиректора Центра инноваций Лускина Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, наиболее важным применением плавучих опреснительных систем может быть помощь при стихийных бедствиях.

В настоящее время «мы летаем и доставляем воду в бутылках… это самое неэффективное из возможных», — объясняет он, имея в виду стандартный подход к усилиям по оказанию помощи. «Если плавучее опреснение может решить эту проблему, я полностью за это».

Однако д-р Пирс задается вопросом, можно ли сделать его достаточно рентабельным в других условиях, и отмечает, что существует множество других способов обеспечения снабжения чистой водой. Например, в Калифорнии, по оценкам доктора Пирса, более эффективные меры по сохранению воды могли бы сохранить около 30-40% воды, потребляемой в настоящее время в штате.

Сообщества, вероятно, также обратятся к таким мерам, как повторное использование воды или очистка дождевой воды. Но если этого по-прежнему недостаточно, опреснение, независимо от затрат, начинает казаться неизбежным в некоторых частях мира, добавляет он.

На данный момент дизайн Core Power — это просто дизайн. Но г-н Бё надеется, что в течение десяти лет фирма сможет запустить коммерческую систему. Необходимость, подчеркивает он, будет.