Deniz suyunu tatlı suya dönüştürmek neden zor?
(practical.engineering)- San Diego yakınlarındaki Carlsbad Desalination Plant, günde yaklaşık 50 milyon galon, 23.000 m³ tatlı su üreterek bölgedeki tatlı suyun yaklaşık %10’unu sağlıyor; ancak dünya genelindeki 18.000’den fazla tuzdan arındırma tesisinin karşıladığı su, küresel talebin %1’inden az
- Deniz suyu genellikle litre başına yaklaşık 35 g tuz içerir; içilebilir seviye olan 1‰ altına ya da tatlı su için üst sınır sayılan 500 ppm seviyesine inmek için tuzun %98’den fazlasının giderilmesi gerekir
- Damıtma prensip olarak basit olsa da deneyde 200 ml üretmek yaklaşık 2 saat ve 1 kWh gerektirdi; modern tesisler atık ısı, çok kademeli buharlaştırma ve basınç düşürme ile ısıl verimliliği artırır
- Ters ozmoz (RO), suyu yaklaşık 600 psi gibi yüksek basınçla membrandan geçirir; deney düzeneğinde 1 litre için yaklaşık 5 dakika ve 1.200 W gerekti, ancak güncel RO tesisleri bunu 1 m³ başına 1–2 kWh seviyesine indirebilir
- Gerçek maliyet; ön arıtma, membran ve evaporatörlerin temizlenmesi ve değiştirilmesi, son arıtma, konsantre tuzlu su bertarafı, elektrik fiyatı ile teknik, hukuki, siyasi ve çevresel riskler üst üste bindiğinde çoğu zaman diğer su kaynaklarına göre gerekçelendirilmesi zor hale gelir
Tuzdan arındırmanın karşılaştığı temel sayılar
- California’da San Diego yakınlarındaki Carlsbad Desalination Plant, suyu doğrudan denizden çekerek günde yaklaşık 50 milyon galon veya 23.000 m³ tatlı su üretir
- Bu üretim, bölgedeki tatlı suyun yaklaşık %10’una karşılık gelir
- Dünya genelinde 18.000’den fazla tuzdan arındırma tesisi çalışıyor, ancak bunların sağladığı su küresel su talebinin %1’inden az
- Tuzdan arındırma tesisleri, su endüstrisinin toplam enerji kullanımının dörtte birini tüketir
- Deniz suyunun tuzluluğu bölgeye ve mevsime göre biraz değişse de genellikle 1 litre başına yaklaşık 35 g çözünmüş tuz içerir
- Bu, 35‰’e, yani binde 35 parts per thousand değerine karşılık gelir
- Tıbbi serum fizyolojik yaklaşık 9‰’dir ve kanla neredeyse izotoniktir (isotonic), ancak bu yoğunluk bile içmek için hoş bir tat vermez
- World Health Organization, çözünmüş katı madde 1‰’yi aştığında bunun tüketiciler tarafından genellikle kabul edilmesinin zor olduğunu değerlendirir
- Tatlı su için genel üst sınır 500 ppm, yani 0,5‰ seviyesidir; bu değer yalnızca tuzu değil tüm çözünmüş katıları kapsar
- Deniz suyunu içilebilir seviyeye getirmek için tuzun %98’den fazlasını gidermek gerekir
Damıtma basittir, ancak enerji ve ölçek sorununa takılır
- Damıtma, en eski ve en sezgisel tuzdan arındırma yöntemidir: tuz geride bırakılır, su ısıtılarak buhara dönüştürülür ve sonra yeniden yoğuşturulur
- Deney düzeneğinde, elde hazırlanan deniz suyu bir şişeye konup hot plate ile ısıtıldı; ardından soğutma suyu dolaştırılarak buhar tekrar sıvıya çevrildi
- Ortaya çıkan sudaki çözünmüş katılar birkaç ppm düzeyindeydi, yani neredeyse yoktu; ancak 200 ml elde etmek yaklaşık 2 saat ve yaklaşık 1 kWh elektrik gerektirdi
- ABD’de bir hanenin günlük su kullanımını kabaca 300 galon, yani 1.100 litre kabul edersek, aynı verimdeki deney düzeneğini yaklaşık 500 kat büyütmek gerekir
- Bu durumda günde yaklaşık 6.000 kWh gerekir
- ABD ortalama konut elektriği tarifesine göre günlük maliyet yaklaşık 800 dolar olur
- Modern damıtma tesisleri, deney düzeneğinden çok daha verimli tasarlanır
- Atık ısıdan yararlanmak için bazen kömür veya gaz yakıtlı termik santrallerle birlikte konumlandırılır
- Yoğuşma sürecinde çıkan ısı yeniden kullanılır
- Sıvıyı daha verimli buharlaştırmak için birden fazla kademe kullanılır
- Pompalarla basınç düşürülerek mekanik olarak buharlaşma sağlanır
- Damıtma beraberinde kireçlenme/çökelti (scale) sorununu da getirir
- Su kaynayıp ortadan kalktıktan sonra tuz çökeltileri birikirse ısı transferi zorlaşır ve verim düşer
- Çökeltilerin düzenli olarak temizlenmesi gerekir
- Flaş evaporatör (flash evaporator), sıvı akışını bir genleşme valfinden geçirerek kaynama noktasının altındaki sıcaklıklarda buharlaşmayı tetikler ve scale birikimini azaltır
- Orta Doğu dahil damıtmalı tuzdan arındırma tesislerinde onlarca yıldır güvenilir biçimde tatlı su üreten temel ekipmanlardan biridir
Ters ozmoz daha verimlidir, ancak basınç ve membran yönetimi kritiktir
- Ters ozmoz (reverse osmosis, RO), bir membranın iki tarafında doğal olarak gerçekleşen ozmoz yayılımını basınçla ters yöne zorlayan yöntemdir
- Deneyde kullanılan deniz suyu membranı spiral biçimde sarılmıştı; bu sayede küçük bir paket içinde geniş yüzey alanı sunuyordu
- Suyu geçirip çözünmüş katıları tutan bir filtreye benzer, ancak çok daha küçük ölçekte çalışır
- Modern tuzdan arındırma tesislerinin çoğu birincil ayırma yöntemi olarak RO kullanır
- Genellikle ısıl damıtmadan çok daha verimlidir
- Yine de tipik ham su arıtma tesislerinden çok daha fazla enerji kullanır
- Deney düzeneği yaklaşık 600 psi, yani normal atmosfer basıncının yaklaşık 40 katı basınç kullandı
- Küçük RO sistemleri de uzun süreli çalışma için yüksek basınç pompaları kullanır
- Deneyde özel bir pompa yerine düşük maliyetli bir basınçlı yıkama makinesi kullanıldı
- RO’da gelen suyun tamamı membrandan geçmez
- Suyun büyük bölümü membranın yanından akıp daha tuzlu konsantre tuzlu su (brine) olarak dışarı atılır
- Membrandan geçen su, permeat (permeate) olarak gövdenin merkezinden çıkar
- Konsantre su vanası kapatılırsa gövde basıncı artar ve permeat debisi yükselir; ancak tuzu yıkayıp uzaklaştıracak su olmazsa membran kirlenir
- Membranlar genellikle optimum performansa yaklaşmak için birkaç saat boyunca su akışına ihtiyaç duyar
- Deneydeki basınçlı yıkama makinesini bu kadar uzun çalıştırmak zordu
- Yaklaşık 30 dakika sonra elde edilen suyun çözünmüş katı seviyesi 1–2‰ düzeyindeydi; yüksek kaliteli içme suyu değildi ama içilebilir seviyedeydi
- Deneyde booster pompa ve basınçlı yıkama makinesinin toplam gücü yaklaşık 1.200 W idi ve 1 litre üretmek yaklaşık 5 dakika sürdü
- Günde 300 galon üretmek için 4 basınçlı yıkama makinesini sürekli çalıştırmak gerekir
- Günde 100 kWh’den fazla enerji gerekir; maliyet günde 15 dolar veya yılda 5.000 doların üzerine çıkar
- Güncel RO tesisleri büyük, yüksek kaliteli membran rack’leri, yüksek verimli pompalar ve konsantre su enerji geri kazanım cihazları kullanır
- Deney düzeneği 1 m³, yani 264 galon deniz suyunu işlemek için yaklaşık 100 kWh gerektirir
- Güncel RO tesisleri aynı miktarı 1–2 kWh ile işleyebilir
Gerçek maliyet ayırma sürecinin dışında büyür
- Gerçek deniz suyu tuzdan arındırma tesisleri deneydeki gibi musluk suyundan başlamaz; tuzun yanında toprak, algler, organik maddeler ve diğer kirleticiler içeren ham deniz suyunu işler
- Bu bileşenler evaporatörleri veya membranları kirletebilir ya da onlara zarar verebilir; bu nedenle tüm tuzdan arındırma tesisleri önce ön arıtma uygular
- Ön arıtma kimyasal dozajı ve filtre bakım maliyetleri getirir
- Bu maliyet ve enerji, tuzu ayırma aşamasından önce zaten harcanır
- Ön arıtma iyi yapılsa bile RO membranları veya evaporatörlerin düzenli olarak durdurulup temizlenmesi gerekir
- Zamanla değiştirilmeleri de gerekir
- RO permeatı veya damıtılmış su genellikle müşterilere doğrudan gönderilemez
- Su fazla saf olduğu için çoğu insanın tercih ettiği tat adına minerallerin yeniden eklenmesini gerektiren son arıtma gerekir
- Dağıtım sisteminden geçerken kirlenmemesi için dezenfektan da eklenir
- Konsantre tuzlu su (brine), üretilen sudan çıkarılan tuzun daha küçük bir su hacminde toplandığı atıktır
- Modern tuzdan arındırma tesisleri genellikle giriş suyunun yaklaşık yarısını geri kazanır
- Bu nedenle konsantre tuzlu su, normal deniz suyundan yaklaşık 2 kat daha yüksek tuzluluğa sahiptir
- Yüksek tuzluluktaki konsantre su denize olduğu gibi deşarj edilirse deniz tabanı yakınındaki bitki ve hayvanlar üzerinde çevresel etki yaratabilir
- Çünkü yoğun çözelti genellikle dibe çöker
- Birçok deşarj hattı, tuzlu suyu hızla seyreltmek için difüzör (diffuser) kullanır
- Santral soğutma suyu veya atık su arıtma çıkışı gibi başka su akışlarıyla karıştırılarak deşarjdan önce seyreltilmesi de mümkündür
- Bu yöntemler mümkün değilse bazı tesislerin tuzlu suyu yer altına enjekte etmesi gerekir; bu da maliyetli bir yöntemdir
Tuzdan arındırma diğer su kaynaklarıyla nasıl rekabet eder?
- Doğal su döngüsü zaten güneş enerjisiyle deniz suyunu damıtıp iç bölgelere taşıyarak yeryüzüne düşürme işini yapar
- Barajlar, rezervuarlar, kanallar, pompa istasyonları ve yüzey suyu alma tesislerinin de büyük maliyetleri ve çevresel etkileri vardır; ancak deniz suyu tuzdan arındırmanın muazzam maliyeti ve enerji ihtiyacıyla, belirli yoğun nüfuslu bölgeler için uzun boru hatları inşa edilip işletilebilir
- Tuzdan arındırma dışarıdan basit görünse de gerçek maliyet ve karmaşıklıklar toplandığında çoğu zaman diğer alternatiflere göre gerekçelendirilmesi zordur
- Nükleer enerjiye benzer biçimde yüzeyde basit görünür, ancak uygulamadaki karmaşıklığı büyüktür
- Görece yeni bir teknoloji olduğu için gizli teknik, hukuki, siyasi ve çevresel sorunları öngörmek zordur
- Yüksek enerji talebi nedeniyle tuzdan arındırma, su maliyeti ile elektrik maliyetini güçlü biçimde birbirine bağlayabilir
- Kuraklık sırasında hidroelektrik üretimin maliyeti artabilir
- Genel enerji maliyetleri yükselirse tuzdan arındırma, en çok ihtiyaç duyulduğu anda ekonomik cazibesini kaybedebilir
- Büyük nüfus ve ciddi su kıtlığı olan bölgelerde tuzdan arındırma uygulanabilir bir çözüm olabilir
- En büyük tesisler Saudi Arabia ve UAE gibi Orta Doğu ülkelerindedir
- California, Texas, Florida gibi iklim değişkenliğinin yüksek olduğu bölgelerde de su arz portföyünün bir unsuru olabilir
- Tuzdan arındırılmış su nehirlerden, rezervuarlardan ve yer altı suyundan daha pahalıdır; ancak diğer su kaynaklarının sınırlı olduğu veya kullanılamadığı kuraklık koşullarında daha güvenilir olabilir
- Deniz suyundan daha düşük tuzluluğa sahip haliçler veya acı yer altı suları bulunan yerlerde tuzdan arındırma çok daha maliyet etkin bir tatlı su kaynağı olabilir
Özel sektör riski ve Carlsbad projesinin sinyali
- Özel sektör riski üstlendiğinde tuzdan arındırma projelerinin hayata geçme olasılığı artabilir
- Büyük tuzdan arındırma tesislerinin önemli bir bölümü, kamu hizmeti kuruluşlarının geleneksel arıtma tesislerini doğrudan finanse edip inşa ederek işletmesi yerine özel su şirketleriyle ortaklık içinde işletilir
- Hizmet kuruluşları, su alım sözleşmeleriyle finansman maliyetini ve işletme riskini özel şirkete devrederken istikrarlı bir su satın alma yapısı elde eder
- Kamu yönetim kurullarının, az örneği olan karmaşık teknik sorunlar ve inovasyon konusunda doğrudan karar verme yükü de azalır
- San Diego County’deki Carlsbad tesisini işleten özel şirket, 2018’de yanındaki santral kapandıktan sonra gerekli bağımsız deniz suyu alma tesisini 2024’te tamamlama hedefiyle yürütüyor
- Bu projenin tahvilleri Fitch tarafından BBB notuna yükseltildi
- Bu, tesisin görünümünün görece istikrarlı ve temerrüt olasılığının düşük olduğuna dair bir değerlendirmedir
- Tek bir derecelendirme kuruluşunun tek bir proje ve tek bir membran tabanlı tesis için verdiği değerlendirme olsa da tuzdan arındırma teknolojisinin ilerlediğini gösteren bir sinyaldir
1 yorum
Hacker News görüşleri
Bu yazı asıl sorudan biraz kaçıyormuş gibi geliyor
Fizikçi değilim ama, ultraviyole ya da ağır metal oksidasyonu gibi birkaç özel adım dışında filtrasyonun çoğu mekanik filtrelemeye daha yakın; giderek küçülen gözeneklere sahip filtreler bakterileri ve parçacıkları tutuyor, ultraviyole virüsleri parçalıyor ve oksitleyiciler metalleri çöktürüyor
Ama tuz, suyun dipol yapısının iyonik bağı koparıp her iyonu bir hidratasyon kabuğu ile sarması nedeniyle, gözenek boyutuyla hedeflenemeyecek kadar küçük ve termodinamik olarak kararlı; bu yüzden buharlaştırma, damıtma ya da çöktürme tepkimeleri gibi enerji girişi gerekiyor
Bu yüzden daha ucuz bir alternatif olarak ters osmoz kullanılıyor; yarı geçirgen bir zara yüksek basınç uygulanarak su moleküllerinin geçmesine izin veriliyor, iyonlar ise yoğun tuzlu su içinde kalıyor; daha az enerji gerekiyor ama işlenmesi gereken sıvı atık ortaya çıkıyor
Hangi yöntem kullanılırsa kullanılsın, sonuçta uzaklaştırılan tuz kütlesini bir yerde bertaraf etmek gerekir
Polimer malzemeler, ısıl hareket nedeniyle oluşup kaybolan geçici boşluklara sahip amorf katılardır ve uzun süre korunan “gözenekler” yerine, polimer + su tek bir akışkan faz gibi modellenir
MOF ya da zeolit gibi tanımlı gözeneklere sahip malzemeler de var, ancak bu durumda bile su gözenek hacmine sıvı gibi adsorbe olur ve gözenekler arası geçiş bir kapı mekanizması gibi çalışır
Gerçekte tuzdan arındırma için kullanılan polimerlerde su, tuz olsun olmasın kolayca içeri girer; “gözenekler normalde suyun geçemeyeceği kadar küçüktür” açıklaması doğru değildir
Kendi ağırlığının %50’si kadar su tutan ve buz oluşmayan polimerlerde bile 3000psi üzerindeki basınçlarda tuzun %90’ından fazlası tutulabilir
Basınç yoksa tuz ve su seçicilik olmadan geçer; yani olan şey suyu iyonlardan fiziksel olarak elemek değil, basıncın suyun aktivitesini değiştirip suyun polimer içinde daha iyi çözünmesine ve daha hızlı hareket etmesine yol açmasıdır; tuzdan arındırma böyle gerçekleşir demek daha doğrudur
Dikkatli okunursa damıtma ve osmoz dahil çeşitli tuzdan arındırma yöntemlerini ele alıyor ve sonuç bölümü de oldukça net
Tuzdan arındırma dışarıdan basit görünse de, gerçek maliyet ve karmaşıklık eklendiğinde diğer seçeneklere göre gerekçelendirilmesi daha zor; özellikle yüksek enerji gereksinimi nedeniyle su fiyatı elektrik tarifesiyle güçlü biçimde bağlantılı
Kuraklık dönemlerinde hidroelektrik maliyeti artarsa toplam elektrik maliyeti de yükselir; yani tam da en çok ihtiyaç duyulduğu anda tuzdan arındırmanın ekonomikliği düşebilir; asıl nokta bu
Daha basit söylersek, deniz suyu ile içilebilir tatlı su arasında bir enerji ve entropi farkı var ve bunun altına inen bir asgari maliyet yok
Hangi yöntem kullanılırsa kullanılsın, çözünmüş katılar yüzeylere ve boruların içine yapışır ya da geride kalır; bunların nasıl söküleceği ve temizleneceği de ayrı bir sorun
Sonuçta renksiz, tatsız bir şişe su ve yanında temiz bir ince toz yığını elde etme hayali zor; pratikte daha tuzlu suyu, çok fazla balık ölmemesini umarak, geldiği su kaynağına geri vermek söz konusu oluyor
Yöntem, tuzlu suyu daha sıcak hale getirip üzerindeki buhar basıncını, soğuk tarafta oluşan tuzsuz su damlacıklarının üzerindeki buhar basıncına eşitlemeye dayanır
Sonrasında buhar sıkıştırılır ve tuzlu sudan biraz daha yüksek bir sıcaklıkta yoğuşturulur; damıtılmış su ve geriye kalan tuzlu su da girişteki deniz suyunu kolonun çalışma sıcaklığına kadar ön ısıtmak için ayrı karşı akışlı ısı değiştiricilere gönderilmelidir
Termodinamik olarak, aynı giriş-çıkış koşullarına sahip bir ters osmoz süreciyle boy ölçüşebilir ve sıvıyı çevre basıncı ile iç çalışma basıncı arasında düşük kayıpla dengelemek için pompalar ve türbinler de gerekir
Avantajı, tuzlu su güneş kollektörleriyle doğrudan ısıtılırsa buhar sıkıştırmadan da yoğuşma sağlanabilmesi; böylece güneş ısısı verilen açık tip 1 absorpsiyonlu ısı pompası gibi çalıştırılabilmesidir
Tuzdan arındırma sanıldığından daha ucuz
Tuzdan arındırılmış su 1000 litre başına yaklaşık 50 sent ve bu, tipik bir ABD hanesinin günde kullandığı su miktarına yakın
Günde 50 sente tamamen tuzdan arındırılmış su sağlanabiliyorsa, bu şaşırtıcı derecede ucuz
Su politikası ile su kaynakları yönetimi ve mühendisliğiyle ilgileniyorsanız, "Let There Be Water: Israel's Solution for a Water-Starved World" kitabını şiddetle tavsiye ederim
https://en.wikipedia.org/wiki/Desalination#Costs
California’nın gösterdiği gibi mümkün, ancak Central Valley’de de görüldüğü üzere tarımsal kullanım için tatlı suyu büyük ölçekte sağlayamıyor
Kronik su kıtlığı yaşayan California’da bile, peyzaj ve golf sahaları dahil konut, ticari ve endüstriyel su kullanımı yağışa bağlı olarak toplamın yalnızca %10-20 kadarı
Gıda üretimi, endüstriyel su vb. buna dahil değil
Yazı, fiili su arıtımının dışında gereken ek değerlendirmeleri iyi gösteriyor ve birçok kullanım için pratik olduğunu da söylüyor
Irvine, CA’de normal temel tüketici tarifesi 748 galon, yani neredeyse 3000 litre için 1,78 dolar; bu aslında daha pahalı
Tabii o rakam üretim maliyeti ve tesis sonrası dağıtım ile bakım dahil tüketici fiyatı daha yüksek olacaktır, ama yine de makul bir aralıkta görünüyor
Konudan biraz sapıyor ama, yazıda Carlsbad tuzdan arındırma tesisi geçiyor; San Diego’ya gidiyorsanız ve istiridye seviyorsanız Carlsbad Aquafarm turunu tavsiye ederim
İlginç olan, bu istiridye çiftliğinin tuzdan arındırma tesisinin ön arıtma filtresi gibi çalışması ve tesisle çiftlik arasında simbiyotik bir ilişki bulunması
Tuzdan arındırma, endotermik bir süreci tersine çevirmek gibi olduğu için enerji maliyeti görece yüksektir ve su büyük miktarlarda kullanıldığından ölçeğin de büyük olması gerekir
Her şeyden önce Dünya, jeolojik süreçler yoluyla zaten çok büyük ölçüde tuzdan arındırmayı ücretsiz yapıyor; bu yüzden tuzdan arındırmanın referans fiyatı litre başına 0 dolara yakındır
Yağmur suyunu toplamak, nehirlerin önüne baraj kurmak ve yeraltı suyunu pompalamak için gereken altyapı tamamen bedava değildir, ama bir sonraki 1 litrenin marjinal maliyeti çok düşüktür
Asıl zorluk, tuzdan arındırmanın kendisinden çok bunu aşırı düşük maliyetle ve aşırı büyük ölçekte yapabilmektir
Gerçek ihtiyaç ve uygulama iradesi varsa, gereken teknoloji zaten mevcut
https://en.wikipedia.org/wiki/Water_supply_and_sanitation_in...
Birkaç yıl önce hedefi tam tersi olan bir maple syrup sürecini yerinde görmüştüm: suda çözünmüş maddeleri yoğunlaştıran bir süreçti
İlk aşamada belli bir noktaya kadar ters ozmoz kullanılıyor, ikinci aşamada ise kaynatma yapılıp buhardan ısı etkin biçimde geri kazanılarak girişteki sıvı önceden ısıtılıyordu
Bunların hepsi enerji maliyetini kontrol altında tutmak içindi
Mümkün olduğunca atık ısı geri kazanımı yapılmalıdır
Teorik olarak sürekli damıtma, verdiğiniz kadar ısıyı geri çektiği için çok verimli olabilir; ama pratikte yalıtım, pompalar, ısı eşanjörleri vb. bedava değildir ve ölçek büyüdükçe azalan getiri hızla devreye girer
Yoksa nakliye ve elleçlemedeki hacim/ağırlık yüzünden bu tasarruf ortadan mı kalkıyor, ya da baştan seyreltilmiş şurup pazarı olmadığı için mi üretilmiyor?
MIT'nin 2020'deki güneş enerjili damıtma sistemi, 1 metrekarelik yakın membran damıtma süreciyle saatte 1,5 galon tatlı su gösterdi
Bu cihazdan 10 bin metrekare kurulursa, 10 saatlik güneşli çalışma süresinde 150 bin galon tatlı su üretilebilir
Kilit nokta, difüzyon plakaları arasındaki 1,2 cm veya 80 mm aralık gibi görünüyor; tek bir bölgede güneşle ısıtma, yoğuşturma ve toplama birlikte kullanılıyor
Elbette tuzlu su deşarjının toplanması sorunu kalıyor, ancak aynı yöntem 3 kez tekrarlanarak tuzluluk 2~3 permile, yani %0,2~0,3'e kadar düşürülüp kademeli olarak giderilebilir
Enerji açısından bu MIT yöntemi pasif güneş enerjili yaklaşımı ters ozmozun epey önüne taşımış olsa da, baz üretim oranı açısından ters ozmozun hâlâ aşılması zor bir üstünlüğü var
https://news.mit.edu/2020/passive-solar-powered-water-desali...
Suyun sodyum hidroksitle ön işlemden geçirilmesinin yaygın olduğu ve bunun satın alınması gerektiği söyleniyor; burada ise deşarj akışından sodyum hidroksit geri kazanımı için bir yöntem öneriliyor
https://news.mit.edu/2019/brine-desalianation-waste-sodium-h...
Çok aptalca bir fikir olabilir ama, deniz suyunu sıcak ve kuru bir çöle pompalayıp doğal olarak buharlaştırmak ve sonra bunu tatlı yağmur olarak toplamak mümkün olabilir mi?
Yağışı gözle görülür biçimde artırmak için ne kadar suyu buharlaştırmak gerekir?
https://www.youtube.com/watch?v=V2b7ztWvFOg
Çok miktarda su buharlaşsa bile yağmur gerekli yere ya da geri toplanabilecek bir yere düşmeyebilir
Ama bu yağışı artırmıyor
İsrail bunun yerine suyu tuzdan arındırıp nehirleri yeniden canlandırıyor ve o su sonunda Ölü Deniz'e kadar ulaşabilir
Eğer sözünü ettiğiniz şey çok daha büyük bir ölçekteyse, denizin kendisi zaten çok daha büyük ve yüzeyinden sürekli su buharlaşıyor
İnsanlar denizden daha büyük bir buharlaşma alanı yaratamaz
Ayrıca su esas olarak ısı nedeniyle değil, rüzgâr nedeniyle buharlaşır
Çölde ısı çoktur ama rüzgâr görece azdır; denizde ise rüzgâr fazladır
Tuzlu suyu buharlaştırırsanız geriye kayda değer miktarda katı tuz kalır; bu da Great Salt Lake benzeri bir durumu akla getirir
Enerji maliyeti, yerel koşullara bağlı olarak bir ölçüde saman adam tartışması olabilir
Kaliforniya ilkbaharda çok büyük miktarda yenilenebilir enerjiyi kısıyor, yani boşa harcıyor
Eğer bu enerji mevsimsel olarak tuzdan arındırmada kullanılabilir ve tatlı su daha sonrası için depolanabilirse, ilkbahardaki fazla enerjiyi yaza taşıyan dev bir zaman kaydırmalı batarya gibi çalışır
Yenilenebilir enerji bazen fazla üretilse bile bir maliyeti vardır ve fazla elektriğin oluştuğu zaman su talebiyle örtüşmeyebilir
Tatlı su tüketiminin küçük bir kısmını bile damıtacak kadar yeterli fazla yenilenebilir enerji bugün de yok ve gelecekte de muhtemelen yetersiz kalacaktır
Sonuçta tuzdan arındırmada kullanılan elektriğin kWh başına maliyetini hesaplamak gerekir; artan elektriği kullanmak için tesisi gereğinden büyük tasarlasanız bile bunun da bir maliyeti vardır
Bu fiyat, galon başına damıtılmış su maliyetini ters ozmozdan ya da şebeke suyundan daha yüksek yapma eğilimindedir; bu yüzden tuzdan arındırma hâlâ diğer tüm tatlı su temin yollarının maliyet açısından zorlaştığı durumlarda başvurulan son çareye yakındır
Çalışmadığı süre boyunca sermaye maliyeti geri kazanılamaz; o para 24 saat çalışan başka bir yere harcanırsa daha iyi olur
Özellikle Kaliforniya'da buharlaşma yüksek olacağı için tuzluluk artar ve verim de düşer
Zor olmaktan çok, enerji açısından yokuş yukarı bir iştir.
Entropiyi tersine çevirmek için enerji gerekir; bu da termodinamiğin ikinci yasasıdır.
Yenilenebilir enerji fiyatları düştükçe daha da ucuzluyor.
Tüketici elektrik şebekesi fiyatları enerji tedarikçilerinin kârını ve gaz, kömür, nükleer gibi mevcut yüksek maliyetli üretim yatırımlarının maliyetlerini içerdiğinden, bunları olduğu gibi kullanmamak gerekir.
Kurak bölgenin çok olduğu ekvatorun 40 derece içindeki kuşakta güneş enerjisi, ucuz ve büyük ölçekli enerji üretimi için uygundur; kWh başına birkaç cent düzeyi ve yakın gelecekte 1 centin altı bile mümkün olabilir.
Su depolarda tutulabildiği için 24 saat tuzdan arındırma yapmak gerekmez.
1000 litre için yaklaşık 3kWh gerekir ve ABD'deki verimsiz bir hanenin günlük su kullanımı kadar olsa bile hane başına günde birkaç cent düzeyindedir.
Tam anlamıyla önemsiz değildir, ama ABD'de bilim kurgu gibi görülen tuzdan arındırma, ortalama gelirin çok daha düşük olduğu bölgelerde bile yaygın bir çözüm olabilecek kadar ucuzdur.
Tuz suya karışırken açığa çıkan enerji küçüktür; yaklaşık 3.9kJ/mol'dür.
Tuzun mol kütlesi 58g/mol, ortalama deniz suyu tuzluluğu ise yaklaşık %3.6 olduğuna göre 1㎥ deniz suyunda 1000×0.036/0.058=620 mol tuz bulunur.
Kusursuz bir tuzdan arındırma cihazı, tuzu uzaklaştırmak için 2.4MJ yani yaklaşık 0.75kWh gerektirir.
Elektrik fiyatı kWh başına 10 cent ise 1㎥ tatlı suyun teorik en düşük fiyatı yaklaşık 8 centtir.
500 pound kaldırmak ya da maraton koşmak gibi.
Yalnızca yerçekimi ve farklı boyutlarda delikler kullanan bozuk para ayırıcısını düşünün.
Tuzlu suya yakın kurak bir bölgede yaşayan biri için, geçici bir güneş damıtıcısı yapmayı bilmek temel bir hayatta kalma becerisi olarak öğrenmeye değer.
Gerçekten çok basittir, hapishane tipi damıtıcı kadar kolay yapılır ve dış güç olarak yalnızca güneş yeterlidir.
Aynı şekilde, çakıl, kum ve kömürü seri halde kullanan temel bir su arıtma sistemini de herkes bilmelidir.
Çocuklarla yapılabilecek uygulamalı bir fen deneyi olarak da değerlidir.
Su tabanlı güneş enerjisi kullanımının da daha fazla araştırılmaya değer bir alan olduğunu düşünüyorum.
Güneşten elektrik üretmenin de avantajları var, ama su ucuz, temiz ve güvenilirdir.
Gündüz güneşle suyu ısıtıp gece ısınmada kullanmak gibi basit yöntemler tanıdıktır; bazı ölçeklerde ekonomik açıdan ilginç bir Carnot çevrimi de mümkün olabilir.
Benzer şekilde çalışan erimiş tuz güneş termik santrali dizileri de vardır.