Rent sötvatten är avgörande för att upprätthålla mänskligt liv. Däremot saknar 1,1 miljarder människor tillgång till det över hela världen. Avsaltning är ett allt populärare sätt att ta itu med detta.

Avsaltning är processen att extrahera salt från saltvatten för att göra det drickbart. Det finns två huvudtyper av avsaltning.

Vid den första – kallad termisk avsaltning – används värme. Detta producerar vattenånga som kondenserar på rör till färskvatten. Denna process är fortfarande dominerande i Mellanöstern, där nästan hälften av världens avsaltade vatten produceras.

Den andra processen är membranavsaltning, vanligen kallad omvänd osmos. Denna process används i 60 % av anläggningarna världen över. Saltvatten tvingas under högt tryck genom ett semipermeabelt membran vars porer är för små för att saltmolekylerna ska kunna passera.

Var används avsaltning?

Avsaltning används för att utöka tillgången på drickbart vatten utöver vad som är naturligt tillgängligt. Vattenbrista regioner är därför särskilt beroende av tekniken. Avsaltning förser Förenade Arabemiraten med 42 % av dess vattenbehov.

På grund av den minimala kostnaden för pumpning är avsaltning mest ekonomiskt i stora kustområden. Vårt förändrade klimat bidrar dock till att öka vattenbristen i typiskt milda områden, vilket gör det nödvändigt att bygga ut avsaltningsanläggningar längre in i landet och från bräckt vatten. Kina, USA och Sydamerika utökar alla sin avsaltningskapacitet.

Även om avsaltning kan vara en teknik som kan motverka global vattenbrist, finns det problem med dess kostnad och effektivitet.

Varför förblir avsaltning så dyr?

Det krävs stora mängder energi för att driva processen. Detta gäller särskilt för termisk avsaltning, där energikostnaderna representerar upp till hälften av en anläggnings hela produktionskostnad.

Den omvända osmosprocessen har i allmänhet ett lägre energibehov. Att behandla mycket saltvatten förblir dock energikrävande. Detta beror på att högre salthalt betyder att det krävs mer tryck för att tvinga vattnet genom membranet.

Starkt förorenade vattenkällor måste också behandlas före avsaltning, vilket kräver kostsam infrastruktur som sedimentationstankar och filtreringssystem. Behandling förhindrar ackumulering av skräp på membranytor som kan hindra den omvända osmosprocessen.

Reningskostnaderna kommer att öka i takt med att beroendet av avsaltning ökar och processen tillämpas på förorenade och inre bräckta vattenkällor. Inför ett allt torrare klimat har Kalifornien nu 23 avsaltningsanläggningar som förvandlar bräckt vatten till dricksvatten.

Att producera en liter dricksvatten skapar också 1,6 liter saltlake, en högsalthaltig avfallsprodukt som kan skada miljön. Köldbäraravlagringar på havsbotten kan leda till att havets ekosystem förstörs, medan utsläpp av saltlake minskar syrehalten i havsvattnet.

Säker bortskaffande av saltlake är dyrt. Det mesta av saltlaken som produceras pumpas tillbaka i havet, enligt miljökvalitetsnormer. Om utsläpp av saltlösning inte uppfyller dessa standarder, kräver det ytterligare behandling.

Saltlake kan behandlas i indunstningsdammar eller spädas ut med en separat vattenkälla innan den släpps ut. Den oöverkomliga kostnaden för behandling av saltlake är fortfarande ett betydande hinder för en bredare tillämpning av avsaltning.

Kan avsaltning bli billigare?

Att minska processens energiintensitet kan ge avsevärda kostnadsminskningar. Teknologier som framåt osmos, som gör att avsaltning kan ske vid lägre temperaturer och tryck, är under utveckling.

Även om de är lovande, är dessa tekniker fortfarande i sin linda. Marknaden är liten och det finns få kommersiella installationer. Teknologisk utveckling tar tid, och ytterligare utveckling kommer att krävas för att säkerställa att dessa processer kan producera dricksvatten i kommersiell skala.

Att utveckla mer hållbara membran kommer också att minska kostnaderna för avsaltning. Med hjälp av olika material har japanska tillverkare konstruerat membran som framgångsrikt avvisar saltpartiklar vid låga driftstryck. Detta minskar både kostnaden för att byta membran och energibehovet för processen.

Avsaltning skulle också kunna drivas av billigare förnybara energikällor. Solvärmeteknik kan generera direkt värme, som sedan kan användas för att förånga havsvatten. Metitos solavsaltningsanläggning under uppbyggnad i Saudiarabien kommer initialt att ha kapacitet att producera 30 000 kubikmeter dricksvatten per dag.

Emellertid är solavsaltningsteknik full av komplexitet. Solenergiförsörjningen är inkonsekvent och energilagringstekniken är fortfarande dyr, vilket hindrar dess bredare tillämpning. Därför är de flesta solavsaltningsprojekt för små för att producera dricksvatten för kommersiellt bruk.

Nya lösningar för brinehantering måste också utforskas ytterligare.

Saltlake kan återvinnas inom avsaltningsprocessen. Användningen av avfallssaltlösning vid tillverkning av natriumhypoklorit, ett kemiskt desinfektionsmedel som kan ersätta klor, är en lovande utveckling.

Forskning har visat att produktion av natriumhypoklorit på plats kan spara karibiska avsaltningsanläggningar mer än £300 000 per år.

Avsaltningsanläggningar kan ytterligare utnyttja avfallssaltlösning genom processer som elektrolys, där saltlake bryts ned till enklare ämnen genom elektriska strömmar. Framtida studier bör undersöka potentialen i att använda biprodukterna från denna elektrolys, väte och salter, för energiproduktion.

Trots växande vattenosäkerhet över hela världen är avsaltningstekniken fortfarande för dyr för utbredd användning. Ansträngningar har gjorts för att minska kostnaderna, och många har visat lovande. Den tekniska utvecklingen tar dock tid och det kommer att dröja årtionden innan kostnaderna sjunker till en nivå som underlättar en bredare expansion av avsaltning. + Utforska vidare

Varför kan vi inte få vårt dricksvatten från havet?

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.