Αφαλάτωση υφάλμυρων νερών με τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας: υφιστάμενη κατάσταση - προοπτικές = Desalination of brackish water using Renewable Energy Sources: Existing situation - Perspectives.

Περίληψη

Το νερό είναι αναπόσπαστο κομμάτι της ζωής μας και απαραίτητο στοιχείο για την κοινωνική και οικονομική ανάπτυξη μιας περιοχής. Τα τελευταία χρόνια, όσο αυξάνεται και αστικοποιείται ο πληθυσμός του πλανήτη άρχισε να εμφανίζεται και το πρόβλημα της λειψυδρίας  και πλέον το 40% της γης δεν έχει νερό ούτε για τις βασικές του ανάγκες. Για τον λόγο αυτό επινοήθηκαν διάφοροι τρόποι αντιμετώπισης του φαινομένου με την αφαλάτωση να αποτελεί τον πιο διαδεδομένο και αποτελεσματικό.
Η αφαλάτωση είναι η διεργασία που επιτρέπει την ανάκτηση πόσιμου νερού από θαλασσινό και υφάλμυρα νερά έχοντας δύο κύριες κατηγορίες μεθόδων: τη μέθοδο μίας φάσης και τη μέθοδο με αλλαγή φάσης. Στην πρώτη κατηγορία ανήκουν η Αντίστροφη Όσμωση (Reverse Osmosis-RO), αποτελώντας την πιο διαδεδομένη μέθοδο, και η Ηλεκτροδιάλυση (Electrodialysis-ED), ενώ στη δεύτερη κατηγορία μεθόδων ανήκουν η Πολυβάθμια Εξάτμιση (Multi-Effect Evaporation ή Distillation-ME ή MED), η Πολυβάθμια Εκτόνωση  (Multi-Stage Flash Distillation - MSF), η Εξάτμιση με Συμπίεση Ατμών (Vapor Compression-VC) και η Ηλιακή Απόσταξη (Solar Distillation). Εκτός όμως αυτών των μεθόδων αφαλάτωσης υπάρχουν και άλλες μέθοδοι, όπως είναι: η Γεωθερμική Αφαλάτωση (Geothermal desalination) και το Πάγωμα (Freezing desalination).
Στην Αντίστροφη Όσμωση, όντας η σημαντικότερη, θα εξετάσουμε τους τύπους των μεμβρανών που ανέρχονται σε τέσσερις και είναι: η σπειροειδής μεμβράνη (spiral – wound module), ο σωληνωτός τύπος (tubular module), ο τύπος δίσκων – πλαισίου ή επίπεδος τύπος (plate and frame module) και ο τύπος κοίλων ινών ή τριχοειδών σωλήνων (hollow – fiber module). Θα εξετάσουμε επίσης τα στάδια επεξεργασίας του νερού κατά την αντίστροφη όσμωση μέχρι τη στιγμή που θα προσφέρεται πόσιμο για κατανάλωση.
Η διαδικασία της αφαλάτωσης πραγματοποιείται κυρίως με συμβατικές μεθόδους αλλά καταλυτικό ρόλο μπορούν να παίξουν και οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ). Από αυτές δεν συμφέρουν όλες παρά μόνο η ηλιακή ενέργεια, η αιολική και η γεωθερμική ενέργεια ενώ με περιορισμένη εφαρμογή η βιομάζα και η θαλάσσια ενέργεια. Η εφαρμογή αυτών, κυρίως στα νησιά, είναι προτιμότερη καθώς λόγω της γεωγραφικής τους θέσης η προσφερόμενη ενέργεια από τις ΑΠΕ βρίσκεται σε περίσσεια συγκριτικά με την ποσότητα που χρειάζεται η διαδικασία της αφαλάτωσης για να λειτουργήσει επαρκώς. Από αυτές η πιο διαδεδομένη είναι η ηλιακή ενέργεια ενώ η ενέργεια που χαρακτηρίζεται με τις λιγότερες περιβαλλοντικές επιπτώσεις είναι η γεωθερμική.  
Τέλος, άξια παρατήρησης καθίσταται η αφαλάτωση στην Ελλάδα καθώς αποτελεί τεχνική των τελευταίων χρόνων στα νησιά κυρίως του Αιγαίου που αντιμετωπίζουν πολύ σημαντικό πρόβλημα λειψυδρίας και η οποία είχε αντιμετωπισθεί στο παρελθόν με τη μεταφορά νερού στα άνυδρα νησιά. Χαρακτηριστικά παραδείγματα αποτελούν η Στρογγυλή Μεγίστης, η Μήλος, η Κίμωλος, το Σουσάκι, κ.ά., όπου λειτουργούν μονάδες αφαλάτωσης με τη χρήση ΑΠΕ, ενώ νησιά όπως η Ερμούπολη Σύρου, η Τήνος και το Ηράκλειο Κρήτης λειτουργούν τις μονάδες αφαλάτωσης με συμβατικές μεθόδους. Μεγάλες εγκαταστάσεις αφαλάτωσης λαμβάνουν επίσης χώρα ανά τον κόσμο με τις μεγαλύτερες να συναντώνται στο Abu Dhabi και στο Περθ της Αυστραλίας.

Water is an essential part of the life and socio-economic development of a region. This problem has appeared in the recent years as the world population keeps growing. It is estimated that over 40% of world population does not have enough water, not even for their basic needs. For this reason, many ways to face this problem have been invented. Desalination is the most common and effective way.
Desalination is the process of getting potable water from sea water. There are two main categories of processes: the process of one phase and the one of changing phase. In the first category, there are Reverse Osmosis (RO), which is the most common process, and Electrodialysis (ED). In the second category of processes there are Multi-Effect Evaporation or Distillation (ME or MED), Multi - Stage Flash Distillation (MSF), Vapor Compression (VC) and Solar Distillation. Apart from these processes of desalination, there are other ways, such as Geothermal Desalination and Freezing Desalination.
In Reverse Osmosis, which is the most important, we will examine the types of their module which are four: the spiral - wound module, the tubular module, the plate and frame module and the hollow - fiber module. We will, also examine the stages of water processing during Reverse Osmosis up to the moment when it is ready for consumption.
The procedure of desalination takes place mainly in traditional ways but Renewable Energy Sources can play an important role, too. Only sun, wind and geothermic powers and in some extent, biomass and water energy offer a profit.
Their application, especially in islands, is preferable because due to their geographical position the Renewable Energy Sources is more compared to the quantity (of energy) needed to make desalination procedure work sufficiently. Among them solar energy is the most popular whereas, geothermic power is the one with the least environmental consequences.
Finally, desalination procedure in Greece is interesting to be observed because it is an experiment of the last years, especially in the islands of the Aegean Sea, which face a huge problem of water shortage and which have been faced in the past by transferring water to these islands. Strogyli Megistis, Milos, Kimolos are some examples where Renewable Energy Sources desalination procedure take place. In other islands, such as Ermoupoli Syrou, Tinos, and Heraklion Crete there are conventional desalination methods. There are, also, big desalination installations in Abu Dhabi and Perth in Australia.