Норвежская компания Flocean готовится открыть первую в мире коммерческую установку по опреснению морской воды под водой. Такой подход позволит снизить затраты и энергопотребление на очистку морской воды для питья.
Подводная установка для опреснения воды компании Flocean Флоцеан
Превращение морской воды в питьевую настолько дорогостоящее и энергоемкое, что в большинстве регионов мира это нецелесообразно, но норвежская компания тестирует новый подход, который может это изменить. Компания Flocean планирует запустить первую в мире коммерческую установку по опреснению воды под водой в 2026 году и заявляет, что ее система значительно снизит стоимость и энергопотребление этого процесса.
Глобальный спрос на воду растет, чему способствуют рост населения, изменение климата и промышленное использование, например, центры обработки данных и производство. В то же время запасы пресной воды сокращаются из-за засух, вырубки лесов и чрезмерного орошения.
В настоящее время наземные установки по опреснению воды обеспечивают около 1% мировых запасов пресной воды, и более 300 миллионов человек ежедневно зависят от этого источника водоснабжения. Крупнейшие установки расположены на Ближнем Востоке, где дешевая энергия делает эту технологию более осуществимой, а дефицит воды – более необходимой.
Сегодня ведущей технологией опреснения является обратный осмос. Этот метод предполагает прокачивание морской воды через мембрану с микроскопическими отверстиями, пропускающими только молекулы воды, в то время как соль и другие примеси отфильтровываются. Вода должна быть накачана давлением, чтобы пройти через фильтры, а этот процесс требует огромных затрат энергии.
Подход компании Flocean заключается в погружении фильтрующих модулей глубоко в океан, отделении морской воды от соли на большой глубине, а затем перекачивании пресной воды обратно на берег. Размещая модули обратного осмоса глубоко под водой, технология использует гидростатическое давление — вес всей воды, давящий сверху, — для проталкивания морской воды через фильтрующие мембраны.
По данным компании, меньшее количество перекачиваемой воды означает меньшее потребление энергии — примерно на 40–50 процентов меньше по сравнению с традиционными опреснительными установками. Кроме того, морская вода становится чище, как только она попадает под солнечный свет (который простирается до 200 метров ниже поверхности воды), а это значит, что воде не требуется столько предварительной обработки перед тем, как она достигнет мембран.
«С точки зрения технологического процесса и инженерных решений, там внизу довольно скучно», — говорит Александр Фуглесанг, основатель и генеральный директор Flocean. «Там одинаковая соленость, температура, давление. Там темно. Бактерий, способных вызывать обрастание, очень мало». То же гидростатическое давление, которое проталкивает воду через мембраны, также помогает рассеивать побочный продукт — соленый рассол, который, по словам Flocean, не содержит химических веществ, способных нанести вред морской жизни.
В течение последнего года компания Flocean занималась опреснением воды на глубине 524 метров на своем испытательном полигоне в крупнейшей норвежской базе снабжения для морских платформ, индустриальном парке Монгстад. На этом же месте строится ее коммерческое предприятие под названием Flocean One, которое после запуска в следующем году будет производить 1000 кубических метров пресной воды в сутки. Впоследствии производство можно будет масштабировать модульным способом, добавляя дополнительные модули опреснения.
«Наша философия заключается в том, чтобы сохранять подводные установки неизменными и масштабироваться за счет их многократного увеличения, а не за счет создания все более крупных машин», — говорит Фуглесанг. Однако масштабирование потребует инженерных компромиссов на системном уровне. Поскольку больше модулей будут использовать один и тот же источник питания и систему управления, инженерам Flocean необходимо организовать распределение электроэнергии и коллектор пермеата — механизм, направляющий очищенную воду с нескольких мембран на одну выходную линию, — таким образом, чтобы масштабирование было максимально простым.
«Это решение может стать жизнеспособным в подходящих местах, обеспечивая доступное водоснабжение при снижении затрат, но его эффективность в больших масштабах еще не доказана», — говорит Нидал Хилал из Нью-Йоркского университета в Абу-Даби. «Широкое внедрение в муниципальных системах, вероятно, будет зависеть от преодоления технических и экономических трудностей в течение нескольких лет».
По словам Хилала, снижение затрат будет иметь решающее значение для дальнейшего масштабирования технологии, поскольку она по-прежнему намного дороже, чем получение пресной воды традиционными методами, такими как забор воды из озер или водоносных горизонтов.
Очистка и обслуживание мембран станут одной из самых больших статей расходов Flocean. Достижения в мембранных технологиях помогут в этом; исследовательская группа Хилала работает над электропроводящими мембранами, которые используют электричество для отталкивания ионов соли и загрязнений, поддерживая свою чистоту и повышая производительность. Исследователи также изучают способы переработки одноразового пластика в мембранные материалы, что повысит экологичность и одновременно снизит затраты. «Более долговечные мембраны и высокоэффективные насосы могут еще больше снизить эксплуатационные расходы, а интеграция возобновляемых источников энергии снизит затраты на электроэнергию», — говорит Хилал.
Запуск установки Flocean One по производству пресной воды запланирован на второй квартал 2026 года. Если технология будет работать по плану, это может помочь Flocean получить поддержку для строительства более крупных заводов в других местах. «Самая большая проблема для нас — это идеальное совпадение интересов», — говорит Фуглесанг. «Нам нужен клиент, нам нужны разрешения правительства и нам нужны надежные финансовые партнеры».
Источник: www.newscientist.com
