Опреснение требует тонн энергии. Одна компания тестирует хак, чтобы сделать его более экологичным.
В мае 2022 года официальные лица Калифорнии единогласно отвергли план строительства опреснительной установки стоимостью 1,4 миллиарда долларов в Хантингтон-Бич. По словам чиновников, завод будет производить дорогостоящую воду и, возможно, нанесет вред морской среде. Это решение не было прямым отказом от опреснения воды, но оно выявило некоторые проблемы, которые сделали опреснение непрактичным решением водных проблем Калифорнии.
Драган Тутич, генеральный директор Oneka Technologies, говорит, что крупные опреснительные установки, работающие на ископаемом топливе, — не единственный способ получить пресную воду из океана. Его компания готовится внедрить то, что, по ее словам, является устойчивым и практичным опреснением воды в небольшом городе Форт-Брэгг на северном побережье Калифорнии.
Форт-Брэгг был лесным городом до закрытия завода в Джорджии-Пасифик в 2002 году. Сегодня это популярное туристическое место с дикими пляжами, окруженными скалистыми утесами, оживленными приливными бассейнами и пляжем, известным морским стеклом.
Как и в большей части Калифорнии, вода в Форт-Брэгге является ценным товаром. В городе есть всего три источника поверхностных вод: река Нойо и два притока. В засушливые годы все три могут замедляться, а река Нойо может стать солоноватой, подвергая город риску дефицита воды.
«Мы как бы застряли», — говорит Джон Смит, директор по общественным работам Форт-Брэгга. «Вот почему мы смотрим на океан».
Опреснение – это идея, которая продолжает появляться в Золотом штате, где избыток грунтовых вод и сокращение водохранилищ являются критическими проблемами. На первый взгляд это кажется простым: достаньте соль из обильной соленой воды недалеко от берега. Но типичные опреснительные установки большие и дорогие в эксплуатации, и они могут быть экологически вредными, особенно когда ресурсоемкий процесс работает на ископаемом топливе. Например, первоначальные планы Карловарского опреснительного завода в Южной Калифорнии, который расположится на 2,4 гектара земли, предусматривали потребление более 200 000 мегаватт-часов электроэнергии в год, что эквивалентно использованию примерно 20 000 домов.
Экспериментальное устройство для опреснения воды Онеки не похоже на другие опреснительные установки в Калифорнии: это буй шириной в несколько метров. Небольшой размер является бонусом, но главное преимущество устройства в том, что оно питается от океана. Когда буй движется вперед и назад вместе с волнами, он пропускает воду через фильтр, а затем через обратноосмотическую мембрану, которая удаляет соли и другие мельчайшие частицы. «Удивительно просто», — говорит Смит.
Андреа Ачилли, инженер-химик и инженер-эколог из Университета Аризоны, не связанная с Oneka, называет подобные устройства «системами прямого опреснения». Прямое опреснение также можно осуществить с помощью солнечной энергии, которую можно превратить в тепло и использовать для термического опреснения. Проще говоря, при термическом опреснении соленая вода кипятится, собирая пары и оставляя соль. Точно так же буй Oneka не получает энергию от внешнего источника; на борту есть все необходимое. «Это очень хорошее использование энергии волн», — говорит Ачилли.
Более устоявшиеся методы опреснения имеют и другие экологические проблемы, которых бую также удается избежать. При стандартном опреснении образуется рассол — сильно соленая жижа, которую удаляют, чтобы сделать соленую воду свежей. Этот рассол необходимо утилизировать. Но рассол, распространяемый буем Онеки, имеет низкую концентрацию, говорит Тутич, а это означает, что он может быть сброшен обратно в океан, где он практически не окажет воздействия на окружающую среду.
Oneka уже применила эту технологию у берегов Флориды и Чили и модифицировала конструкцию по мере возникновения проблем. Тутич говорит, что одной из главных задач было сделать буй достаточно прочным, чтобы он мог противостоять штормам. «Нашу первую версию, которую мы развернули еще в 2015 и [2016 годах], мы протестировали; мы разбили большую часть его в океане», — говорит он. «Но именно так мы и учились». Тутич говорит, что последнее поколение может выдерживать шестиметровые волны и его можно легко отсоединить и переместить в ожидании более экстремальных условий.
На данный момент установка в Форт-Брэгге будет иметь одно устройство, производящее до 50 000 литров пресной воды в день. Это немного, но Тутич говорит, что целью пилотного устройства является сбор данных о качестве воды и производительности системы, которые помогут компании внести усовершенствования и адаптации. В конце концов, говорит он, компания хотела бы установить целый ряд устройств. «Он модульный», — говорит Тутич. «Вы можете адаптировать несколько устройств, чтобы производить столько воды, сколько вам нужно».
Ахилли кажется менее оптимистичным. «Энергетический потенциал энергии волн… действительно велик, потому что океан огромен», — говорит он. Но возобновляемые источники энергии — это разбавленные формы энергии, говорит он, поэтому вам нужно много материалов и ресурсов, чтобы использовать весь этот потенциал. Другими словами, вам нужно много буев.
Поскольку Форт-Брэгг пытается решить проблемы с водой, Смит говорит, что опреснение является лишь частью стратегии города. У компании также есть передвижная опреснительная установка для очистки соленой воды в реке Нойо и планируется построить водохранилища.
Буи Oneka не являются законченным решением, говорит Смит. Но пилотный проект касается не только воды Форт-Брэгга. Это также доказательство концепции — способ показать, что технологии и инженерия могут помочь преодолеть постоянные проблемы штата с водой. «Я думаю, это отличное начало», — говорит он.
