담수화

Desalination
스페인 바르셀로나 역삼투압 담수화 공장

담수화염분이 있는 에서 광물 성분을 제거하는 과정입니다.일반적으로 담수화란 농업의 쟁점인 토양 담수화[1]같이 대상 물질에서 염분과 광물을 제거하는 것을 말합니다.소금물(특히 바닷물)은 사람이 소비하거나 관개하기에 적합한 물을 생산하기 위해 담수화됩니다.담수화 공정의 부산물소금물입니다.[2]담수화는 많은 항해하는 잠수함에 사용됩니다.담수화에 대한 현대의 관심은 대부분 사람이 사용할 수 있는 담수의 비용 효율적인 공급에 집중되어 있습니다.재활용 폐수와 함께 강우에 의존하는 몇 안 되는 수자원 중 하나입니다.[3]

에너지 소비로 인해 해수를 담수화하는 것은 일반적으로 지표수 또는 지하수, 물 재활용 및 물 보존에서 나오는 담수보다 비용이 더 많이 듭니다.그러나 이러한 대안이 항상 이용 가능한 것은 아니며 매장량의 고갈은 전세계적으로 중대한 문제입니다.[4][5]담수화 공정은 열 방법(증류의 경우) 또는 막 기반 방법(예: 역삼투압의 경우) 에너지 유형을 사용합니다.[6][7]: 24

2018년 추산에 따르면 "150개 이상의 국가에서 18,426개의 담수화 공장이 가동 중입니다.그들은 매일 8천7백만 입방 미터의 깨끗한 물을 생산하고 3억 명 이상의 사람들에게 공급합니다."[7]: 24 에너지 강도가 향상되었습니다.현재 약 3kWh/m3(2018년)로 1970년의 20-30kWh/m에3 비해 10배 정도 감소했습니다.[7]: 24 그럼에도 불구하고 2016년부문에서 소비되는 에너지 중 담수화는 약 25%를 차지했습니다.[7]: 24

역사

담수화는 비록 제한된 형태이지만, 수천 년 동안 역사에 개념으로 알려져 왔습니다.고대 그리스 철학자 아리스토텔레스는 그의 저서 기상학에서 "소금물이 증기로 변하면 달콤해지고 증기가 응결할 때 다시 소금물을 형성하지 않는다"는 것을 관찰했고, 또한 미세한 밀랍 그릇이 바닷물에 충분히 오랫동안 잠겨 있다가 음용수를 담을 수 있다는 것을 알아차렸습니다.소금을 걸러내는 막의 역할을 해온 것입니다.[8]고대와 중세 시대에 걸쳐 담수화 실험을 한 수많은 다른 예들이 있지만,[9] 현대 시대까지 담수화는 대규모로 가능하지 않았습니다.[10]이 실험의 좋은 예는 레오나르도 다빈치(플로렌스, 1452)가 관찰한 것인데, 그는 정지된 물을 요리용 난로에 적응시킴으로써 증류수를 대량으로 싸게 만들 수 있다는 것을 깨달았습니다.[11]중세 시대에 중부 유럽의 다른 지역에서는 반드시 담수화를 지향하는 것은 아니지만 증류의 정제에 대한 작업이 계속되었습니다.[12]

하지만, 최초의 육상 담수화 시설이 1560년 튀니지 해안의 한 섬에 비상 상황 하에 설치되었을 가능성도 있습니다.[12][13]700명의 스페인 병사들로 구성된 수비대가 많은 수의 터키인들에 의해 포위되었고, 포위 기간 동안 책임자인 대위가 하루에 40배럴의 담수를 생산할 수 있는 스틸을 조작한 것으로 추정되지만, 장치에 대한 자세한 사항은 보고되지 않았습니다.[13]

산업혁명 이전에는 담수화가 주로 해양 선박의 관심사였는데, 그렇지 않으면 담수 공급선을 유지해야 했습니다.남해를 광범위하게 여행했던 리처드 호킨스 경(1562-1622)은 귀환하면서 선상 증류를 통해 부하들에게 신선한 물을 공급할 수 있었다고 보고했습니다.[14]게다가, 1600년대 에, Francis Bacon이나 Walter Raleigh와 같은 그 시대의 유명한 인물들이 담수화에 대한 보고서를 발표했습니다.[13][15]이 보고서 등은 담수화 장치에 관한 첫 특허분쟁의 분위기를 조성하고 있습니다.[16]담수화에 관한 두 개의 첫 번째 특허는 1675년과 1683년으로 거슬러 올라갑니다(특허 제184호[17] 및 제226호,[18] 각각 윌리엄 월콧 씨와 로버트 피츠제럴드 씨(및 다른 사람들)에 의해 발표됨).그럼에도 불구하고, 스케일업 문제로 인해 발생한 기술적 문제로 인해 두 발명 중 어느 것도 실제로 적용되지 않았습니다.[12]기본 해수 증류 공정은 1600년대 중반부터 1800년까지 150년 동안 크게 개선되지 않았습니다.

1780년대에 호위함 프로텍터가 덴마크에 팔렸을 때(후사렌함으로), 담수화 공장은 매우 상세하게 연구되고 기록되었습니다.[19]새로 형성된 미국에서 토마스 제퍼슨은 1500년대로 거슬러 올라가는 열을 이용한 방법들을 목록화했고, 항해 허가에 힘입어 모든 미국 선박들에게 공개되었던 실용적인 조언을 공식화했습니다.[20][21]

1800년경부터 증기 기관의 출현과 소위 증기의 시대의 결과로 상황은 매우 빠르게 변화하기 시작했습니다.[12]증기 공정의 열역학에 대한 지식의 발전과 보일러에 사용하기 위한 순수한 수원의 필요성은 증류 시스템과 관련하여 긍정적인 효과를 발생시켰습니다.[23]또한, 유럽 식민주의의 확산은 세계의 외딴 지역에 담수의 필요성을 야기했고, 따라서 담수화를 위한 적절한 기후를 만들었습니다.[12]

증기(다중 효과 증발기)를 이용한 시스템의 개발 및 개선과 병행하여, 이러한 유형의 장치는 담수화 분야에서 그 가능성을 빠르게 보여주었습니다.[12]1852년 알퐁스 르네 미르 노르망디는 수직관 해수 증류 장치에 대한 영국 특허를 받았습니다. 이 장치는 설계의 단순성과 시공의 용이성 덕분에 선상 사용으로 매우 빠르게 인기를 끌었습니다.[12][24]육지에 기반을 둔 담수화 장치는 19세기 후반까지 크게 나타나지 않았습니다.[24]1860년대에 미군은 노르망디 증발기 3대를 구입하여 키 웨스트 과 드라이 토르투가 섬에 설치했습니다.[12][24][25]1880년대에 수아킨에 또 다른 중요한 육상 담수화 공장이 설치되었는데, 이 공장은 그곳에 배치된 영국군에게 담수를 제공할 수 있었습니다.그것은 350톤/일 용량의 6가지 효과 증류기로 구성되었습니다.[12][24]

제2차 세계대전 이후 미국에서 개선된 담수화 방법에 대한 중요한 연구가 이루어졌습니다.식염수 사무소는 1952년 식염수 전환법에 따라 1955년 미국 내무부에 설립되었습니다.[5][26]1974년 수자원연구실에 통합되었습니다.[26]

미국 최초의 산업용 담수화 공장은 10년 간의 가뭄 끝에 그 지역에 물 안보를 가져다 줄 수 있다는 희망으로 1961년 텍사스 프리포트에 문을 열었습니다.[5]부통령 린든 B. 존슨은 1961년 6월 21일 공장 개장식에 참석했습니다.대통령F. 케네디백악관의 연설을 녹음하면서 담수화를 "여러 면에서 이 나라가 현재 참여하고 있는 그 어떤 과학적 기업보다 더 중요한 작업"이라고 묘사했습니다.[27]

연구는 캘리포니아 주립대학, 다우 케미칼 컴퍼니듀폰에서 이루어졌습니다.[28]많은 연구들이 담수화 시스템을 최적화하는 방법에 초점을 맞추고 있습니다.[29][30]

최초의 상업적인 역삼투압 담수화 공장인 Coalinga 담수화 공장은 1965년 캘리포니아에서 기수를 위해 문을 열었습니다.몇 년 후인 1975년, 최초의 해수 역삼투압 담수화 공장이 가동에 들어갔습니다.

적용들

외장 오디오
audio icon "사막을 꽃피우다: 자연을 이용하여 가뭄으로부터 우리를 전하다", 증류 팟캐스트 및 녹취록, 239화, 2019년 3월 19일 과학사 연구소
다단 플래시 데살리네이터의 개략도
A – B의 증기 – C의 해수 – 음용수 배출
D – 소금물 배출(폐기물) E – 응축수 배출 F – 열교환 G – 응축수 수집(탈염수)
H – 염수 가열기
압력 용기역류 열교환기의 역할을 합니다.진공 펌프는 용기 내 압력을 낮춰 오른쪽에서 용기로 들어오는 가열된 해수(브라인)의 증발을 촉진합니다(음영이 어두울수록 온도가 낮음을 나타냄).증기는 바닷물이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하는 선박 위의 파이프에 응축됩니다.

현재 전 세계적으로 약 21,000개의 담수화 공장이 가동되고 있습니다.가장 큰 나라들은 아랍 에미리트 연합국, 사우디 아라비아, 그리고 이스라엘에 있습니다.사우디아라비아(Ras Al-Khair Power and Desalination Plant)에는 하루 1,401,000 입방미터 규모의 세계 최대 담수화 공장이 위치해 있습니다.[31]

담수화는 현재 대부분의 대체 물 공급원에 비해 비용이 많이 들고, 전체 인간 사용의 극히 일부만이 담수화로 충족됩니다.[32]일반적으로 건조 지역의 고부가가치 용도(예: 가정용 및 산업용)에만 경제적으로 실용적입니다.그러나 농업용 담수화와 싱가포르나[33] 캘리포니아와 같은 고도의 인구 밀집 지역은 증가하고 있습니다.[34][35]가장 광범위하게 사용되는 곳은 페르시아만입니다.[36]

비용이 감소하고 있다는 점에 주목하고 해양과 가까운 부유한 지역의 기술에 대해 일반적으로 긍정적이라고 언급하면서, 2005년의 한 연구는 "탈염수는 일부 물이 부족한 지역에는 해결책이 될 수 있지만, 가난하고 대륙 내부 깊숙한 곳 또는 고도가 높은 곳에는 해결책이 되지 않습니다.불행하게도, 그것은 가장 큰 물 문제가 있는 장소들 중 일부를 포함합니다." 그리고 "실제로, 담수화 비용과 동일한 운송 비용을 얻기 위해 물을 2000 m까지 끌어올리거나 1600 km 이상 운반해야 합니다."[37]

따라서 담수를 담수화하는 것보다 다른 곳에서 운반하는 것이 더 경제적일 수 있습니다.뉴델리와 같이 바다에서 멀리 떨어진 곳이나 멕시코 시티와 같이 높은 곳에서는 운송 비용이 담수화 비용과 일치할 수 있습니다.담수화된 물은 리야드하라레처럼 바다에서 다소 멀리 떨어져 있으면서도 다소 높은 곳에서도 값이 비쌉니다.반면 베이징, 방콕, 사라고사, 피닉스, 그리고 물론 트리폴리와 같은 해안 도시와 같은 다른 지역에서는 운송 비용이 훨씬 적습니다."[38]사우디아라비아 주베일에서 담수화 작업을 한 후, 리야드까지 320킬로미터 내륙으로 물을 퍼 올립니다.[39]해안 도시의 경우, 담수화는 점점 더 경쟁력 있는 선택으로 여겨집니다.

2023년 이스라엘은 갈릴리 바다의 물 공급을 보충하기 위해 담수화를 사용하고 있었습니다.[40]

모든 사람들이 담수화가 가까운 미래에 경제적으로 실행 가능하거나 환경적으로 지속 가능할 것이라고 확신하는 것은 아닙니다.데비 쿡(Debbie Cook)은 2011년에 담수화 공장이 에너지 집약적이고 비용이 많이 들 수 있다고 썼습니다.그러므로, 물이 부족한 지역은 담수화 공장에 투자하는 것보다 보존이나 다른 물 공급 해결책에 집중하는 것이 더 나을 수 있습니다.[41]

테크놀러지스

담수화는 염수(일반적으로 바닷물)를 담수로 바꾸는 인공적인 과정입니다.가장 일반적인 담수화 공정은 증류역삼투압입니다.[42]

몇 가지 방법이 있습니다.각각 장단점이 있지만 모두 유용합니다.방법은 막 기반(예를 들어, 역삼투법) 및 열 기반(예를 들어, 다단 플래시 증류법) 방법으로 구분될 수 있습니다.[2]담수화의 전통적인 과정은 증류(즉, 소금과 불순물을 남기기 위해 바닷물을 끓이고 재응축하는 것)입니다.[43]

현재 전 세계 담수화 용량의 대부분을 차지하는 기술은 다단 플래시 증류와 역삼투압 두 가지입니다.

증류

태양 증류법

태양 증류는 태양이 증발이 일어날 수 있을 만큼 충분히 바닷물을 가열하는 자연수 순환을 모방합니다.[44]증발 후, 수증기는 차가운 표면으로 응축됩니다.[44]태양 담수화에는 두 가지 유형이 있습니다.첫 번째 유형은 태양광 전지를 사용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 담수화에 전력을 공급합니다.두 번째 유형은 태양 에너지를 열로 전환하는 것으로, 태양열 발전 담수화라고 알려져 있습니다.

자연증발

물은 태양 조사 외에도 몇 가지 다른 물리적 효과를 통해 증발할 수 있습니다.이러한 효과는 IBTS 온실의 다학제적 담수화 방법론에 포함되었습니다.IBTS는 한쪽은 산업용 담수화(전력) 플랜트이고 다른 쪽은 자연수 순환(1:10 축소)으로 운영되는 온실입니다.증발과 응축의 다양한 과정은 부분적으로 지하에 위치한 저기술 유틸리티와 건물 자체의 건축적 형태에서 진행됩니다.이 통합 생물구조 시스템은 물 증류를 위한 km의2 공간을 가지고 있고, 자연 담수 사이클의 재생을 위해 사막 녹화에서 경관 변환을 위해 각각 동일한 공간을 가지고 있어 대규모 사막 녹화에 가장 적합합니다.[citation needed]

담수화
방법들

진공증류

진공 증류 시 대기압이 감소하여 물을 증발시키는 데 필요한 온도가 낮아집니다.액체는 증기압이 주변 압력과 같을 때 끓고 증기압은 온도에 따라 증가합니다.효과적으로 액체는 주변 대기압이 일반 대기압보다 낮을 때 더 낮은 온도에서 끓게 됩니다.따라서, 감압으로 인해 전기 발전 또는 산업 공정에서 발생하는 저온의 "폐열"을 사용할 수 있습니다.

다단 플래시 증류

다단 섬광증류를 통해 바닷물에서 물이 증발되고 분리되는데, 섬광증류는 일련의 섬광증발이다.[44]이후의 각 플래시 프로세스는 이전 단계에서 발생한 수증기의 응축으로부터 방출되는 에너지를 활용합니다.[44]

다효과증류

다중 효과 증류(MED)는 "효과(effects)"라고 불리는 일련의 단계를 통해 작동합니다.[44]유입되는 물은 파이프에 분사된 후 가열되어 증기를 생성합니다.증기는 다음 유입되는 바닷물을 가열하는 데 사용됩니다.[44]효율을 높이기 위해 바닷물을 데우는 데 사용되는 증기는 인근 발전소에서 채취할 수 있습니다.[44]이 방법은 열에 의해 구동되는 방법 중에서 열역학적으로 가장 효율적이지만,[45] 최대 온도 및 최대 효과 수와 같은 몇 가지 제한이 존재합니다.[46]

증기압착증류

증기 압축 증발은 액체 위에 존재하는 증기를 압축하기 위해 기계식 압축기 또는 제트 스트림을 사용하는 것을 포함합니다.[45]압축된 증기는 나머지 바닷물의 증발에 필요한 열을 공급하는 데 사용됩니다.[44]이 시스템은 전력만 필요하기 때문에 소규모로 유지하는 것이 더 비용 효율적입니다.[44]

파력 담수화

파력 담수화 시스템은 일반적으로 역삼투압을 위해 기계적 파동 운동을 유압 동력으로 직접 변환합니다.[47]이러한 시스템은 전기로 전환하지 않고 삼투압 이상의 과도한 가압을 최소화하며 유압 및 파력 부품을 혁신함으로써 효율성을 극대화하고 비용을 절감하는 것을 목표로 합니다.[48]대표적인 것이 잠기는 부표를 이용해 해수를 담수화하는 파력기술인 CETO입니다.[49]파력 담수화 공장은 2013년[50] 웨스턴오스트레일리아의 가든 아일랜드2015년 퍼스에서 가동을 시작했습니다.[51]

막증류

막 증류는 막 전체의 온도차를 이용하여 소금물 용액으로부터 증기를 증발시키고 더 차가운 쪽에 순수한 물을 응축합니다.[52]멤브레인의 설계는 효율성과 내구성에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.PVDF-HFP실리카 에어로겔을 동축 전기방사하여 제조한 막을 30일간 연속 사용 후 99.99%의 염분을 여과할 수 있다는 연구결과가 나왔습니다.[53]

삼투성

역삼투압

역삼투압을 이용한 일반적인 담수화 플랜트의 개략적인 표현액체질소 동결해동을 역삼투압과 함께 이용한 하이브리드 담수화 플랜트가 효율을 향상시키는 것으로 확인됐습니다.[54]

역삼투압(Revide Osmosis, RO)은 설치 용량과 연간 성장 측면에서 담수화를 선도하는 공정입니다.[55]RO 멤브레인 공정은 반투과성 멤브레인을 사용하고 ( 멤브레인 공급측에) 압력을 가하여 염류를 거부하면서 멤브레인을 통한 수분 침투를 우선적으로 유도합니다.역삼투압 플랜트 멤브레인 시스템은 일반적으로 열 담수화 공정보다 적은 에너지를 사용합니다.[45]담수화 공정에서의 에너지 비용은 수염도, 플랜트 규모, 공정 유형에 따라 상당한 차이가 있습니다.예를 들어, 현재 해수 담수화 비용은 전통적인 수원보다 높지만, 기술 개선으로 비용이 계속 감소할 것으로 예상됩니다. 여기에는 효율성 개선,[56] 발전소 설치 공간 감소, 발전소 운영 및 최적화 개선, 보다 효과적인 공급 사전 준비가 포함됩니다.치료, 그리고 더 낮은 비용의 에너지원.[57]

역삼투압은 초박형 방향족 폴리아미드 박막으로 구성된 박막 복합막을 사용합니다.이 폴리아미드 필름은 멤브레인에 전달 특성을 부여하고 박막 복합 멤브레인의 나머지 부분은 기계적 지지력을 제공합니다.폴리아미드 필름은 밀도가 높고 공극이 없는 고분자로 표면적이 높아 투수성이 높습니다.[58]최근의 한 연구에 따르면 투수성은 주로 폴리아미드 활성층의 내부 나노 스케일 질량 분포에 의해 조절된다는 것을 발견했습니다.[59]

역삼투 공정은 유지보수가 필요합니다.다양한 요인들이 효율성을 방해합니다: 이온 오염(칼슘, 마그네슘 등), 용해된 유기 탄소(DOC), 박테리아, 바이러스, 콜로이드 및 불용성 미립자, 바이오 파울링스케일링.극단적인 경우에는 RO 멤브레인이 파괴됩니다.피해를 줄이기 위해 다양한 전처리 단계를 도입하고 있습니다.스케일링 방지제는 산 및 유기 폴리머 폴리아크릴아미드폴리알레산, 포스포네이트폴리포스페이트와 같은 기타 제제를 포함합니다.파울링에 대한 억제제는 염소, 오존, 나트륨 또는 차아염소산 칼슘과 같은 (세균과 바이러스에 대한 산화제로서) 생물학적 산화물입니다.막 오염, 해수 상태 변동, 또는 모니터링 프로세스에 의해 요청되는 경우 막을 정기적으로 청소해야 하며, 이를 비상 또는 충격 플러싱이라고 합니다.플러싱은 담수 용액에서 억제제로 수행되며 시스템은 반드시 오프라인 상태가 되어야 합니다.이 절차는 오염된 물이 처리되지 않고 바다로 흘러 들어가기 때문에 환경적으로 위험합니다.민감한 해양 서식지는 돌이킬 수 없을 정도로 손상될 수 있습니다.[60][61]

오프 그리드 태양광 발전 담수화 장치는 태양 에너지를 사용하여 언덕 위의 완충 탱크에 바닷물을 채웁니다.[62]역삼투 공정은 태양이 없는 시간에 중력에 의해 가압된 해수를 공급받아 화석 연료, 전력망 또는 배터리 없이도 지속 가능한 식수를 생산할 수 있습니다.[63][64][65]나노 튜브는 동일한 기능(즉, 역삼투압)에도 사용됩니다.

정삼투

정삼투는 용해된 용질로부터 물을 분리하기 위해 반투과성 막을 사용합니다.이러한 분리의 원동력은 삼투압 구배, 예를 들어 고농도의 "끌기" 용액입니다.[2]

동결-해동

동결건조 담수화(Freeze-thaw desalization)는 소금물에서 담수를 제거하기 위해 동결을 사용합니다.소금물은 얼음더미가 쌓이는 패드에 얼기 전에 뿌려집니다.계절적 조건이 따뜻해지면 자연적으로 담수화된 용융물이 회수됩니다.이 기술은 자연적인 서브 동결 조건의 연장된 기간에 의존합니다.[66]

날씨에 의존하지 않고 알렉산더 자르친이 발명한 다른 동결-해빙 방법은 바닷물을 진공에서 얼립니다.진공 조건에서 담수화된 얼음은 녹아서 수집용으로 전용되고 소금은 수집됩니다.

전기투석

전기투석은 소금을 교대 채널에 가두는 대전된 막 쌍을 통해 소금을 이동시키기 위해 전위를 사용합니다.[67]기존의 전기투석, 전기투석 역전과 같은 전기투석의 몇 가지 차이가 존재합니다.[2]

전기투석은 바닷물에서 염분과 탄산을 동시에 제거할 수 있습니다.[68]예비 추정치에 따르면, 그러한 탄소 제거 비용은 부산물로 생산된 담수화수의 판매에서 완전히 제외되지는 않더라도 상당 부분 지불될 수 있습니다.[69]

미생물 담수화

미생물 담수화 셀은 전기 활성 박테리아를 사용하여 의 담수화를 실행하고 전기 활성 박테리아의 자연 양극과 음극 기울기를 자원화하여 내부 슈퍼커패시터를 만드는 생물학적 전기화학 시스템입니다.[4]

설계측면

에너지소비량

담수화 공정의 에너지 소비량은 물의 염도에 따라 달라집니다.기수 담수화해수 담수화보다 적은 에너지를 필요로 합니다.[70]

해수 담수화의 에너지 강도가 향상되었습니다.현재 약 3kWh/m3(2018년)로 1970년의 20-30kWh/m에3 비해 10배 정도 감소했습니다.[7]: 24 이는 장거리 운송되는 다른 담수 공급기의 에너지 소비량과 유사하지만 [71]0.2 kWh/m3 이하를 사용하는 지역 담수 공급기보다 훨씬 높습니다.[72]

해수 담수화를 위한 최소 에너지 소비량은 약 1 kWh/m로3 결정되었으며,[70][73][74] 프리필터링 및 흡/유출 펌핑은 제외됩니다.역삼투막 기술로 2 kWh/m3[75] 이하를 달성하여 1970년대 역삼투막 에너지 소비량이 16 kWh/m로3 제한적으로 에너지를 절감할 수 있었습니다.[70]

담수화 방식으로 미국 가정용 물을 모두 공급하면 국내 냉장고 에너지 사용량의 약 10%가 증가합니다.[76]국내 소비는 전체 물 사용량의 비교적 적은 부분입니다.[77]

해수담수화법의 에너지 소비량(kWh/m3)[78]
담수화법 다단
플래시
"MSF"
멀티 이펙트
증류
"MED"
기계 증기
압축
"MVC"
리버스
삼투성
"RO"
에너지 energy
전기에너지 4–6 1.5–2.5 7–12 3–5.5
열에너지 50–110 60–110 없음. 없음.
열에너지 전기적 등가물 9.5–19.5 5–8.5 없음. 없음.
총 등가 전기 에너지 13.5–25.5 6.5–11 7–12 3–5.5

참고: "전기적 등가물"은 주어진 양의 열 에너지와 적절한 터빈 발전기를 사용하여 생성할 수 있는 전기 에너지의 양을 나타냅니다.이러한 계산에는 공정에서 소비되는 항목을 구성하거나 새로 단장하는 데 필요한 에너지가 포함되지 않습니다.

담수화의 에너지 집약적인 특성과 관련된 경제적 및 환경적 비용을 고려할 때, 담수화는 일반적으로 물 절약 후에 최후의 수단으로 간주됩니다.하지만 가격이 계속 하락하면서 이는 바뀌고 있습니다.

열병합 발전

열병합 발전은 단일 공정에서 과도한 열과 전기를 발생시키는 것입니다.열병합 발전은 발전소가 담수화를 위한 에너지를 제공하는 통합된 또는 "이중 목적" 시설에서 담수화를 위해 사용 가능한 열을 제공할 수 있습니다.또는, 설비의 에너지 생산은 식수(독립형 설비) 생산에 전용되거나, 과잉 에너지가 생산되어 에너지 그리드에 통합될 수 있습니다.열병합 발전은 다양한 형태를 띠며, 이론적으로는 어떤 형태의 에너지 생산도 사용될 수 있습니다.그러나 현재 계획 중인 열병합발전 담수화 발전소의 대부분은 화석연료 또는 원자력을 에너지원으로 사용하고 있습니다.대부분의 식물들은 중동이나 북아프리카에 위치하고 있는데, 이 식물들은 한정된 수자원을 상쇄하기 위해 석유 자원을 사용합니다.다목적 설비의 장점은 에너지 소비 효율성을 높일 수 있기 때문에 담수화를 더욱 실행 가능하게 할 수 있다는 것입니다.[79][80]

카자흐스탄 핵가열 담수화 장치였던 셰브첸코 BN-350

현재 다목적 설비의 추세는 역삼투압 담수화의 투과액과 열 담수화의 증류액이 혼합된 하이브리드 구성입니다.기본적으로 전력 생산과 함께 두 가지 이상의 담수화 공정이 결합됩니다.그러한 시설들은 사우디아라비아의 제다옌부에서 시행되고 있습니다.[81]

미군의 전형적인 초대형 운반선은 원자력을 이용하여 하루에 1,500,000 L (330,000 impgal; 400,000 US gal)의 물을 담수화할 수 있습니다.[82]

담수화 대안

물 절약과 효율성 증대는 물 사용 관행의 효율성을 향상시킬 수 있는 잠재력이 큰 지역에서 가장 비용 효율적인 접근 방식으로 남아 있습니다.[83]폐수 매립은 일반적으로 담수화 막을 사용하지만 [84]염수 담수화에 비해 다양한 이점을 제공합니다.[85]도시 유출과 빗물 수집은 지하수의 처리, 복구 및 재충전에도 이점을 제공합니다.[86]

미국 남서부 지역의 담수화에 대한 대안으로 제안된 것은 유조선이 수상 운반선으로 전환하거나 파이프라인으로 물이 풍부한 지역에서 대량의 물을 상업적으로 수입하는 것입니다.북미자유무역협정(NAFTA) 주장으로 정부가 벌크수 수출에 무역장벽을 부과한 캐나다에서 이 방안은 정치적으로 인기가 없습니다.[87]

캘리포니아 수자원부캘리포니아수자원 통제 위원회는 도시 용수 공급업체들이 2023년까지 1인당 하루 55US 갤런(210리터)의 실내 용수 사용 효율 기준을 달성하고 2025년에는 하루 47US 갤런(180리터)으로 감소할 것을 권고하는 보고서를 주 의회에 제출했습니다.2030년까지 42US 갤런(160리터)을 생산할 수 있습니다.[88][89][90]

비용.

담수화 비용을 결정하는 요소는 용량과 시설의 종류, 위치, 급수, 노동력, 에너지, 재정, 농축물 처리 등입니다.해수 담수화 비용(인프라, 에너지 및 유지보수)은 일반적으로 강이나 지하수의 담수, 물 재활용 및 물 보존보다 높지만 대안이 항상 제공되는 것은 아닙니다.2013년 담수화 비용은 US$0.45에서 US$1.00/m에3 달했습니다.비용의 절반 이상이 직접적으로 에너지 비용에서 발생하며, 에너지 가격의 변동성이 매우 크기 때문에 실제 비용은 크게 다를 수 있습니다.[91]

개발도상국에서 처리되지 않은 담수의 비용은 세제곱미터당 미화 5달러에 이를 수 있습니다.[92]

담수화 공법의 비용비교
방법 비용(리터당 미화)
패시브 태양열(에너지 효율 30.42%)[93] 0.034
패시브 솔라(단일기 개선, 인도)[93] 0.024
패시브 태양열(개선된 이중 경사, 인도)[93] 0.007
MSF([94]Multi Stage Flash) < 0.001
역삼투압(집중태양광)[95] 0.0008
역삼투압(태양광발전)[96] 0.000825
해수 담수화에 의한 평균 물 소비량 및 공급 비용은 입방미터당 미화 1달러(±50%)
지역 소비.
리터/인/일
담수화수가
US$/인/일
미국 0378 00.38
유럽 0189 00.19
아프리카 0057 00.06
UN 권장 최소값 0049 00.05

담수화는 여전히 압력, 온도 및 염분 농도를 제어하여 효율성을 최적화합니다.원자력 발전 담수화는 대규모로 경제적일 수 있습니다.[97][98]

2014년 이스라엘의 하데라, 팔마힘, 아쉬켈론, 소렉 시설은 세제곱미터당 미화 0.40달러 미만으로 물을 탈염하고 있었습니다.[99]2006년 현재 싱가포르는 세제곱미터당 미화 0.49달러에 물을 담수화하고 있습니다.[100]

환경문제

섭취

미국에서 냉각수 취수 구조는 환경보호청(EPA)에 의해 규제됩니다.이러한 구조물은 담수화 시설의 취수와 동일한 환경에 영향을 미칠 수 있습니다.EPA에 따르면 취수 구조물은 어패류 또는 그 알을 산업 시스템으로 빨아들임으로써 환경에 악영향을 미칩니다.그곳에서, 생물체들은 열, 물리적인 스트레스, 또는 화학물질에 의해 죽거나 다칠 수도 있습니다.더 큰 생물체들은 흡입 구조물의 앞쪽에 있는 스크린에 갇히게 되면 죽거나 다칠 수도 있습니다.[101]이러한 영향을 완화시키는 대체 취수 유형으로는 해변 우물이 있지만 더 많은 에너지와 더 높은 비용이 필요합니다.[102]

쿠나나 담수화 공장은 2007년 호주도시 퍼스에 문을 열었습니다.퀸즈랜드의 골드 코스트 담수화 공장시드니의 커넬 담수화 공장의 물은 0.1 m/s (0.33 ft/s)로 빠져나가고 있는데, 이 속도는 물고기들이 빠져나올 수 있을 정도로 충분히 느립니다.이 공장은 하루에 거의 140,000 미터3 (4,900,000 컷)의 깨끗한 물을 공급합니다.[103]

유출

담수화 공정은 주변 온도 이상에서 대량의 소금물을 생성하며, 부식으로 인한 전처리 및 세척 화학 물질, 반응 부산물 및 중금속을 포함합니다(특히 열 기반 공장에서).[104][105]화학적 전처리 및 세척은 대부분의 담수화 플랜트에서 필수적인 것으로, 일반적으로 열 플랜트에서 바이오 오염, 스케일링, 발포 및 부식 방지 및 막 플랜트에서 바이오 오염, 부유 고형물 및 스케일 퇴적물 방지를 포함합니다.[106]

소금물을 바다로 돌려보내는 것의 환경적 영향을 제한하기 위해, 폐수 처리나 발전소의 유출과 같은 바다로 들어오는 또 다른 물줄기로 소금물을 희석시킬 수 있습니다.중대형 발전소와 담수화 공장의 경우 발전소의 냉각수 흐름이 담수화 공장의 몇 배에 달해 조합의 염도가 낮아질 가능성이 높습니다.소금물을 희석하는 또 다른 방법은 혼합 구역에서 디퓨저를 통해 혼합하는 것입니다.예를 들어, 일단 소금물을 포함하는 파이프라인이 해저에 도달하면, 그것은 많은 가지들로 갈라질 수 있고, 각각의 소금물은 그 길이를 따라 작은 구멍들을 통해 점차적으로 방출됩니다.혼합은 발전소 또는 폐수 발전소 희석과 결합할 수 있습니다.또한 폐기 전에 소금물 처리를 위해 액체 배출 제로 시스템을 채택할 수 있습니다.[104][107]

또 다른 가능성은 담수화 공장을 이동 가능하게 하여 소금물이 (담수화 공장에서 계속 생산되기 때문에) 단일 위치로 모이는 것을 방지하는 것입니다.그러한 이동 가능한(선박과 연결된) 담수화 플랜트들이 몇몇 건설되었습니다.[108][109]

소금물은 바닷물보다 밀도가 높기 때문에 해저로 가라앉아 생태계를 해칠 수 있습니다.염수 플룸은 시간이 지남에 따라 주변 환경에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않는 희석 농도로 감소하는 것으로 관찰되었습니다.그러나 연구 결과 희석이 발생한 깊이로 인해 오해의 소지가 있는 것으로 나타났습니다.여름철에 희석이 관찰됐다면, 농축된 염수가 해저로 가라앉는 것을 막을 수 있는 계절적인 열경화 현상이 발생했을 가능성이 있습니다.이것은 해저 생태계를 방해하지 않고 대신 그 위의 물을 방해할 가능성이 있습니다.담수화 공장에서 흩어진 소금물이 수 킬로미터 떨어진 곳까지 이동하는 것으로 보여졌는데, 이것은 그것이 식물에서 멀리 떨어진 생태계에 해를 끼칠 가능성이 있다는 것을 의미합니다.적절한 조치와 환경 연구를 통해 신중하게 재도입하면 이 문제를 최소화할 수 있습니다.[110][111]

기타이슈

공정의 특성상 해안선 또는 그 근처의 약 25에이커의 땅에 식물을 배치할 필요가 있습니다.[112]내륙에 건설된 공장의 경우, 파이프를 땅에 깔아야만 쉽게 흡·출입이 가능합니다.[112]하지만 일단 파이프가 땅속에 깔리면 주변의 대수층으로 누출되어 오염될 가능성이 있습니다.[112]환경적 위험을 제외하고 특정 유형의 담수화 공장에서 발생하는 소음은 클 수 있습니다.[112]

건강측면

요오드 결핍증

담수화는 물에서 요오드를 제거하고 요오드 결핍증의 위험을 증가시킬 수 있습니다.이스라엘 연구원들은 해수 담수화와 요오드 결핍 사이에 연관이 있을 수 있다고 주장했는데,[113] 요오드 부족한 물에[114] 노출된 성인들의 요오드 결핍과 이 지역의 식수 중 해수 역삼투압(SWRO)으로 인한 비율이 증가하는 것을 동시에 발견했습니다.[115]그들은 나중에 담수화된 바닷물에 의존하는 인구에게서 요오드 결핍증 가능성을 발견했습니다.[116]이스라엘 연구자들은 중담수 사용과 국가적 요오드 결핍의 연관성을 제시했습니다.[117]그들은 이스라엘의 일반 인구에서 요오드 결핍의 높은 부담을 발견했습니다: 학령기 아동의 62%와 임산부의 85%가 WHO의 적정 범위 미만입니다.[118]그들은 또한 요오드가 고갈된 담수화수에 대한 국가적 의존도, 보편적인 소금 요오드화 프로그램의 부재, 그리고 이스라엘에서 갑상선 약의 사용 증가에 대한 보고를 인구의 요오드 섭취량이 적은 가능한 이유로 지적했습니다.[119]조사를 실시한 해에 담수화 플랜트에서 생산되는 물의 양은 모든 필요에 공급되는 담수의 양의 약 50%, 이스라엘의 가정 및 산업 수요에 공급되는 물의 약 80%를 구성합니다.[120]

실험기법

다른 담수화 기술은 다음과 같습니다.

폐열

저온은 많은 산업 공정에서 필요한 공정 열에는 유용하지 않지만, 담수화에 필요한 저온에는 이상적이기 때문에, 열적으로 구동되는 담수화 기술은 저온 폐열원과 함께 사용하기 위해 자주 제안됩니다.[45]사실 폐열과 이러한 페어링은 전기 공정을 개선할 수도 있습니다.디젤 발전기는 일반적으로 오지에서 전기를 공급합니다.에너지 출력의 약 40-50%는 배기 가스를 통해 엔진을 떠나는 저등급 열입니다.막 증류 시스템과 같은 열 담수화 기술을 디젤 엔진 배기 장치에 연결하는 것은 담수화를 위한 낮은 등급의 열을 대체합니다.이 시스템은 디젤 제너레이터를 능동적으로 냉각시켜 효율성을 개선하고 전기 출력을 높입니다.이를 통해 에너지 중립적인 담수화 솔루션을 구축할 수 있습니다.예시적인 공장은 네덜란드 회사인 Aquaver에 의해 2014년 3월 몰디브Gulhi에 위탁되었습니다.[121][122]

저온열

원래 해양에너지 변환 연구에서 비롯된 저온 담수화(LTTD)는 주변 온도에서도 낮은 압력으로 물을 끓이는 이점을 이용합니다.이 시스템은 펌프를 사용하여 두 부피의 물 사이에서 8~10°C(14~18°F)의 온도 기울기로 물이 끓는 저압, 저온 환경을 조성합니다.시원한 해수는 최대 600m 깊이에서 공급됩니다.이 물은 수증기를 응축시키기 위해 코일을 통해 퍼집니다.생성된 응축수는 정제수입니다.LTTD는 발전소에서 사용할 수 있는 온도 구배를 활용할 수 있으며, 발전소에서 다량의 따뜻한 폐수가 배출되어 온도 구배를 생성하는 데 필요한 에너지 투입을 줄일 수 있습니다.[123]

이 접근법을 시험하기 위해 미국과 일본에서 실험이 진행되었습니다.일본에서는 사가 대학에서 스프레이 플래시 증발 시스템을 시험했습니다.[124]하와이에서 국립 에너지 연구소는 약 500m 깊이의 지표수와 물 사이의 온도차 20°C(36°F)를 사용하여 담수와 전력 생산이 가능한 개방형 순환 OTEC 공장을 시험했습니다.LTTD는 2004년 인도 국립 해양 기술 연구소(NIOT)에 의해 연구되었습니다.그들의 첫 번째 LTTD 공장은 락샤드위프 섬의 카바라티에서 2005년에 문을 열었습니다.공장의 용량은 하루에 100,000L(22,000 imp gal; 26,000 US gal)이며, 자본 비용은 5,000만 루피(€922,000)입니다.이 식물은 10 ~ 12 °C(50 ~ 54 °F)의 깊은 물을 사용합니다.[125]2007년 NIOT는 첸나이 해안에서 하루에 1,000,000 L (220,000 imp gal; 260,000 US gal)의 용량을 갖춘 부유식 실험용 LTTD 공장을 열었습니다.발전소 냉각수를 사용할 수 있는 LTTD 응용을 입증하기 위해 2009년에 북 첸나이 화력 발전소에 소규모 발전소가 설립되었습니다.[123][126][127]

열이온 공정

2009년 10월, Saltworks Technologies는 이온 교환막을 사용하여 물에서 나트륨염소 이온을 모두 제거하는 이온 전류를 구동하기 위해 태양열 또는 다른 열열을 사용하는 공정을 발표했습니다.[128]

농작물의 증발농축

해수 온실은 건조한 해안 지대에서 농작물을 재배하기 위해 태양 에너지로 작동되는 온실 안에서 자연 증발과 응축 과정을 사용합니다.

이온농도편광(ICP)

2022년에 MIT의 연구원들은 이온 농도 분극의 여러 단계와 전기투석의 한 단계를 사용한 기술을 사용하여 용존 염과 부유 고형물을 모두 제거할 수 있는 필터 없는 휴대용 담수화 장치를 개발했습니다.[129]군사 작전뿐만 아니라 오지나 자연 재해에서 비전문가가 사용할 수 있도록 설계된 시제품은 여행 가방 크기이며 크기는 42 × 33.5 × 19cm3, 무게는 9.25kg입니다.[129]이 과정은 완전히 자동화되어 물이 언제 마셔도 안전한지 사용자에게 알려주며, 버튼이나 스마트폰 앱 하나로 제어가 가능합니다.고압 펌프를 필요로 하지 않기 때문에 이 공정은 생산된 음용수의 리터당 20와트 시간만 소비하여 일반적인 휴대용 태양 전지판으로 구동할 수 있는 에너지 효율성이 높습니다.낮은 압력에서 필터가 없는 설계를 사용하거나 교체 가능한 필터를 사용하면 유지보수 요구사항이 크게 감소하는 반면 장치 자체는 자체 세척합니다.[130]하지만 이 장치는 분당 0.33리터의 식수를 생산하는 것으로 제한되어 있습니다.[129]특히 탁도가 높은 물에서는 파울링이 장기적인 신뢰성에 영향을 미칠 것이라는 우려도 나오고 있습니다.연구진은 향후 제품 상용화를 목표로 효율성과 생산률을 높이기 위해 노력하고 있지만, 현재 설계에서 고가의 재료에 의존하는 것이 큰 한계입니다.[130]

기타접근방법

흡착 기반 담수화(AD)는 실리카겔과 같은 특정 물질의 흡습 특성에 의존합니다.[131]

정삼투

공정은 Modern Water PLC에서 정삼투를 사용하여 상용화되었으며, 많은 공장이 가동 중인 것으로 보고되었습니다.[132][133][134]

하이드로겔 기반 담수화

담수화기 구성 : 부피의 담수화 박스에는 외부용액 부피 = - }= - 부피의 out} - V_{gel} 부피의 V젤이 들어있습니다상자는 염도가 높고 낮은 두 개의 큰 탱크에 원하는 대로 여닫을 수 있는 두 개의 탭으로 연결됩니다.물통의 사슬은 담수 소비량을 표현하고 이어서 염분이 낮은 저수조에 소금물을 채워줍니다.[135]

그 방법의 아이디어는 하이드로겔을 염 수용액에 접촉시키면 원래와 다른 이온 조성을 갖는 용액을 흡수하는 것입니다.이 용액은 체 또는 미세 여과막을 사용하여 젤에서 쉽게 짜낼 수 있습니다.닫힌 시스템에서 겔의 압축은 염분 농도의 변화를 초래하는 반면, 열린 시스템에서의 압축은 겔이 벌크와 이온을 교환하는 동안 이온의 개수의 변화를 초래합니다.열림과 닫힘 시스템 조건에서 압축과 팽창의 결과는 냉장고 기계의 역 카르노 사이클(Carnot Cycle)과 유사합니다.유일한 차이는 열 대신에 이 사이클이 염 이온을 저염도의 덩어리에서 고염도의 덩어리로 이동시킨다는 것입니다.카르노 사이클과 유사하게 이 사이클은 완전히 가역적이므로 원칙적으로 이상적인 열역학적 효율로 작동할 수 있습니다.삼투막 사용이 자유롭기 때문에 역삼투법과 경쟁할 수 있습니다.또한 역삼투와 달리, 이 접근법은 급수의 품질과 계절적 변화에 민감하지 않으며 원하는 농도의 물을 생산할 수 있습니다.[135]

소규모태양광

미국, 프랑스, 아랍 에미리트 연합국은 실용적인 태양 담수화를 개발하기 위해 노력하고 있습니다.[136]아쿠아다니아의 워터 스틸러는 이집트 다합과 멕시코 플라야 델 카르멘에 설치되었습니다.이 방법으로 2평방미터 크기의 태양열 집열기는 지역 상수원에서 하루에 40~60리터까지 증류할 수 있습니다. 이는 기존 스틸보다 5배나 많은 양입니다.그것은 플라스틱 페트병이나 에너지 소모가 큰 물 수송의 필요성을 없애줍니다.[137]캘리포니아 중부에서 신생 회사인 WaterFX는 처리하고 다시 사용할 수 있는 유출수를 포함한 지역 물의 사용을 가능하게 할 수 있는 태양광 발전 담수화 방법을 개발하고 있습니다.그 지역의 짠 지하수는 민물이 되도록 처리될 것이고, 바다 근처 지역에서는 바닷물이 처리될 수 있을 것입니다.[138]

파사렐

파사렐 공정은 증발 담수화를 추진하기 위해 열이 아닌 대기압 감소를 사용합니다.증류에 의해 생성된 순수 수증기는 고급 압축기를 사용하여 압축 및 응축됩니다.압축 공정은 증발 챔버 내에 감압을 생성하여 증류 효율을 향상시킵니다.압축기는 순수 수증기가 데미스터(잔류 불순물 제거)를 통해 흡입된 후 원심 분리하여 포집 챔버의 튜브에 대해 압축합니다.증기의 압축은 증기의 온도를 증가시킵니다.열은 튜브에 떨어진 투입수로 전달되어 튜브에 있는 물을 기화시킵니다.수증기는 튜브의 바깥쪽에서 생성물로 응결됩니다.파사렐은 여러 가지 물리적 공정을 결합하여 시스템의 대부분의 에너지를 증발, 탈진, 증기 압축, 응축 및 물의 이동 과정을 통해 재활용할 수 있도록 합니다.[139]

지열

지열 에너지는 담수화를 촉진할 수 있습니다.대부분의 장소에서 지열 담수화는 부족한 지하수나 지표수를 사용하여 환경적, 경제적으로 능가합니다.[citation needed]

나노기술

현재 생성된 막보다 더 높은 투과성을 가진 나노튜브 막은 RO 담수화 공장의 풋프린트 감소로 이어질 수 있습니다.이러한 막의 사용이 담수화에 필요한 에너지를 감소시킬 것이라는 의견도 제시되고 있습니다.[140]

밀폐된 유황 나노 복합막은 10억분의 1 수준까지 다양한 오염 물질을 제거할 수 있으며 높은 염분 농도 수준에 대한 민감성이 거의 또는 전혀 없는 것으로 나타났습니다.[141][142][143]

생체 모방

생체 모방막은 또 다른 접근법입니다.[144]

전기화학

2008년, 지멘스 워터 테크놀로지스는 알려진 1.5 kWh의 에너지만을 사용하면서 1 입방 미터의 물을 담수화하기 위해 전기장을 적용한 기술을 발표했습니다.정확하다면 이 공정은 다른 공정의 절반의 에너지를 소비하게 됩니다.[145]2012년 현재 싱가포르에 실증 공장이 가동 중에 있습니다.[146]오스틴에 있는 텍사스 대학과 마버그 대학의 연구원들은 전기화학적으로 매개된 해수 담수화의 보다 효율적인 방법을 개발하고 있습니다.[147]

전기 운동 충격

주변 온도와 압력에서 막 없는 담수화를 수행하기 위해 전기동학적 충격파를 사용하는 공정이 사용될 수 있습니다.[148]이 과정에서 염수에 포함된 음이온과 양이온은 전기운동학적 충격파를 이용하여 각각 탄산 음이온과 칼슘 양이온으로 교환됩니다.칼슘과 탄산염 이온은 반응하여 탄산칼슘을 형성하고, 이 탄산칼슘은 침전되어 담수를 남깁니다.이 방법의 이론적 에너지 효율전기투석역삼투압과 동등합니다.

온도변동용제추출

TSSE(Temperature Swing Solvent Extraction)는 막 또는 고온 대신 용매를 사용합니다.

용매 추출화학공학에서 일반적인 기술입니다.70°C(158°F) 미만의 저등급 열에 의해 활성화될 수 있으므로, 활성 가열이 필요하지 않을 수 있습니다.한 연구에서, TSSE는 소금물에 들어있는 소금을 98.4 퍼센트까지 제거했습니다.[149]용해도가 온도에 따라 달라지는 용매를 소금물에 첨가합니다.상온에서 용매는 소금으로부터 물 분자를 끌어냅니다.물이 채워진 용매는 다음에 가열되어 용매가 소금이 없는 물을 방출하게 됩니다.[150]

이것은 바다보다 7배나 짠 극도로 짠 소금물을 담수화 할 수 있습니다.비교하자면, 현재의 방법은 소금물을 두 배만 짤 수 있습니다.

파동에너지

소규모 해상 시스템은 파도 에너지를 사용하여 하루에 30~50m의3 담수화를 수행합니다.이 시스템은 외부 전원 없이 작동하며 재활용 플라스틱 병으로 구성됩니다.[151]

식물

무역 아라비아는 사우디 아라비아가 2021년 말 기준으로 전 세계 담수의 22%인 790만 입방미터를 매일 생산하고 있다고 주장하고 있습니다.

  • 퍼스는 2006년부터 역삼투압 방식의 해수 담수화 공장을 가동하기 시작했습니다.[152]퍼스 담수화 공장은 부분적으로 Emu Downs Wind Farm에서 나오는 재생 가능한 에너지에 의해 전력을 공급받습니다.[103][153]
  • 현재 시드니에는 담수화 공장이 가동 [154]중이며 빅토리아주 원타기에는 원타기 담수화 공장이 건설 중입니다.뉴사우스웨일스 주의 분겐도어에 있는 풍력 발전소는 시드니 공장의 에너지 사용량을 상쇄할 수 있는 충분한 재생 에너지를 생산하기 위해 건설되었으며,[155] 유해한 온실 가스 배출에 대한 우려를 완화시켰습니다.
  • 2008년 1월 17일자 월스트리트 저널의 기사에 따르면, "지난 11월, 코네티컷에 본사를 둔 포세이돈 리소스 사는 샌디에고 북쪽 칼스배드에 3억 달러 규모의 물 담수화 공장을 건설하기 위한 주요 규제 승인을 획득했습니다.이 시설은 하루에 약 100,000가구를 공급할 수 있는 양인 19만 입방 미터의 식수를 생산할 것입니다.[156]2012년 6월 현재 담수화된 물의 비용은 1에이커당 2,329달러로 상승했습니다.[157]1에이커당 1,000달러는 1,000갤런당 3.06달러, 즉 세제곱미터당 0.81달러입니다.[158]

새로운 기술 혁신으로 담수화의 자본 비용이 지속적으로 감소함에 따라 더 많은 국가들이 물 부족 문제를 해결하기 위한 작은 요소로 담수화 공장을 건설하고 있습니다.[159]

  • 이스라엘은 세제곱미터당 53센트의 비용으로 물을 탈염합니다.
  • 싱가포르는 세제곱미터당 49센트에 물을 탈염하고, 산업용과 식수용으로 하수를 역삼투압 처리합니다.
  • 세계에서 가장 인구가 많은 두 나라인 중국과 인도는 그들의 물 수요의 작은 부분을 제공하기 위해 담수화로 전환하고 있습니다.
  • 2007년 파키스탄은 담수화를 사용할 계획을 발표했습니다.
  • 호주의 모든 수도(캔버라, 다윈, 노던 준주, 호바트 제외)는 담수화 공장을 건설 중이거나 이미 사용 중입니다.2011년 말, 멜버른은 낮은 저수지 수위를 높이기 위해 호주에서 가장 큰 담수화 공장인 Wondaggi 담수화 공장을 사용하기 시작할 예정입니다.
  • 2007년 버뮤다는 담수화 공장을 구입하기로 계약을 맺었습니다.
  • 2015년 이전에 미국에서 가장 큰 담수화 공장은 플로리다Tampa Bay에 있었고, 2007년 12월부터 하루에 2,500만 갤런(95,000 m3)의 물을 담수화하기 시작했습니다.[166]미국에서 담수화 비용은 1,000갤런당 3.06달러, 즉 세제곱미터당 81센트입니다.[167]미국의 캘리포니아, 애리조나, 텍사스, 플로리다는 물 공급의 아주 작은 부분에 담수화를 사용합니다.[168][169][170]2015년부터 클로드 "버드" 루이스 칼스배드 담수화 공장은 매일 5천만 갤런의 식수를 생산하고 있습니다.[171]
  • 사우디아라비아 주베일에서 담수화된 후, 수도 리야드로 가는 파이프라인을 통해 내륙 200마일(320km)에서 물이 퍼집니다.[172]

2008년 현재, "국제 담수화 협회에 따르면, 전세계적으로 13,080개의 담수화 공장이 하루에 120억 갤런 이상의 물을 생산합니다."[173]2009년 추산에 따르면 전세계 담수화 물 공급은 2008년과 2020년 사이에 세 배가 될 것이라고 합니다.[174]

세계에서 가장 큰 담수화 허브 중 하나는 아랍 에미리트 연합국제벨 알리 발전 및 물 생산 단지입니다.다양한 담수화 기술을 활용한 여러 식물이 등장하는 현장으로 하루 220만㎥의 물을 생산할 수 있습니다.[175]

미군의 전형적인 항공모함은 하루에 40만 US 갤런(1,500,000 L)의 물을 탈염하기 위해 핵전력을 사용합니다.[176]

자연에서

소금 결정을 가진 맹그로브 잎

의 순환에서 바다 위의 물의 증발은 자연적인 담수화 과정입니다.

해빙의 형성은 바닷물보다 훨씬 낮은 염분이 적은 얼음을 만들어냅니다.

바다새들은 역류 교환을 이용하여 바다에서 바다를 증류합니다.이 분비선은 부리 위쪽 콧구멍 근처에 저장된 고농축 염수를 분비합니다.그러면 새는 소금물을 "비둘기"해서 밖으로 내보냅니다.민물이 보통 그들의 환경에서 구할 수 없기 때문에, 펠리컨, 페트렐, 알바트로스, 갈매기, 쇠제비갈매기와 같은 일부 바다새들은 육지에서 멀리 떨어져 있는 동안 그들의 환경에서 짠 물을 마실 수 있게 해주는 이 분비선을 가지고 있습니다.[177][178]

맹그로브 나무는 바닷물에서 자랍니다; 그들은 소금을 뿌리의 일부에 가둬서 소금을 분비하고, 그 다음에 동물들(보통 게들)이 먹습니다.추가적인 소금은 떨어진 잎에 보관하여 제거합니다.어떤 종류의 맹그로브는 잎에 분비선이 있는데, 이것은 바다 새의 담수화 분비선과 비슷한 방식으로 작동합니다.소금은 작은 결정으로 잎 바깥쪽으로 추출되어 잎에서 떨어집니다.

버드나무갈대는 소금과 다른 오염물질을 흡수하여 물을 효과적으로 담수화시킵니다.이것은 하수를 처리하기 위해 인공적으로 건설된 습지에 사용됩니다.[179]

사회와 문화

담수화 공정과 관련된 문제에도 불구하고 개발에 대한 대중의 지지는 매우 높을 수 있습니다.[180][181]캘리포니아 남부 지역사회를 대상으로 한 설문조사에서는 전체 응답자의 71.9%가 지역사회의 담수화 플랜트 개발을 지지하는 것으로 나타났습니다.[181]많은 경우 담수 부족이 높은 지역은 담수화 개발에 대한 대중의 지지가 높은 반면, 담수 부족이 낮은 지역은 담수화 개발에 대한 대중의 지지가 낮은 경향이 있습니다.[181]

참고 항목

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외부 링크