İçme suyumuz bitiyor.

Tarım, endüstri, kentleşme ve nüfus artışı talebi artırırken iklim değişikliği arzı azaltıyor. Küresel ısınmanın her bir santigrat derecesinde, dünyanın %7’si yenilenebilir su kaynaklarının %20’sinin kuruduğunu görebilir.[1] Su kıtlığı ile mücadele edeceksek, daha az tüketmeli, daha az israf etmeli, yeniden kullanmalı ve daha fazlasını yaratmalıyız.

McKinsey & Company bunu hiç yumuşatmadan şu şekilde açıklıyor: “Tatlı suyun tedariki tutarlı biçimde azalırken, talep sürekli artıyor. 20. Yüzyılda, dünya nüfusu dört kat artmasına karşın su kullanımı altı kat arttı.” [2]

Kabullenmesi zor: su kıtlığının acı gerçekleri

  • 3 kişiden 1’i güvenli içme suyuna erişemiyor.[3]
  • Orta Doğu yılda 203 milyar metreküp içme suyu tüketiyor[4]
  • Dünya nüfusunun dörtte birine ev sahipliği yapan on yedi ülke, “son derece yüksek” seviyelerde temel su stresine maruz kalıyor.[5]
  • Su kaynakları, 2050 yılına kadar dünyanın birçok su havzasında %25’e kadar azalma gösterebilir.[6]
  • Su kıtlığı bazı bölgelere GSYİH’nin %6’sına kadar mal olabilir ve toplu göçlere ve çatışmalara yol açabilir.[7]

‘Deniz Suyu’; su yapma

IDA logoSuyu tuzdan arındırma, tuzlu sudan tuzun ayrıştırılmasıyla tatlı su oluşturulması işlemidir. Uluslararası Tuzdan Arındırma Birliği‘ne göre küresel olarak 300 milyondan fazla kişi tuzdan arındırma işlemine bağımlıdır.[8]

En popüler yöntemler termal tuzdan arındırma ve ters ozmostur. Termal tuzdan arındırmada, deniz suyundan veya acı sudan tatlı suyu buharlaştırmak için ısı kullanılır.

Ters ozmosta, deniz suyu veya acı su, bir membrandan yüksek basınçta geçirilerek ayrıştırır.

Dünya çapında 17.000’den fazla tuzdan arındırma tesisi bulunmaktadır ve bu tesisler her gün 107 milyon metreküp tuzdan arındırılmış su üretmektedir.[9]

Bunlar olmadığında pek çok ülkenin işlemesi mümkün olmayabilir. Orta Doğu, toplam kapasitenin yarısından biraz daha azına karşılık gelirken Asya, Çin, Amerika Birleşik Devletleri ve Güney Amerika tuzdan arındırma kapasitelerini hızlı bir şekilde artırıyor.

Yani, teknolojimiz ve neredeyse sınırsız su kaynağımız var. Sorun nedir?

Başlıca engellerden ikisi maliyet ve sürdürülebilirlik ya da sürdürülebilirliğin eksikliğidir. Tuzdan arındırmanın çok fazla enerji tüketebileceği bir gerçektir. Körfez İşbirliği Konseyi ülkelerinde (GCC), ana enerjinin yaklaşık %50’si kojenerasyon esaslı enerji ve tuzdan arındırma tesisleri için tüketilmektedir.[10] Ters ozmos, termal tuzdan arındırmadan daha verimlidir, ancak her şey görecelidir: ortalama bir ters ozmos tesisi, işlenen bin galon başına 13-kilowatt saate kadar enerji tüketir.[11] Bu enerjiyi kim ödüyor? Bir bakıma hepimiz ödüyoruz. Karbonla çalışan tuzdan arındırma tesislerinin küresel CO2 emisyonları 2020 yılında 218 milyon tona ulaşabilir.[12] İklim değişikliğini hızlandıran pahalı bir çözüm, özellikle su kıtlığından en çok etkilenen düşük ve orta gelirli ülkeler için ideal olmaktan çok uzaktır.

Neyse ki, dünya bu sorunların farkına varıyor.

Abdul Latif Jameel’in Başkan Yardımcısı ve Yönetim Kurulu Başkanı Yardımcısı Fady Jameel, “Büyük ölçüde iklim değişikliğinin neden olduğu bir sorunu çözmek için daha fazla karbondioksit yaymak kesinlikle sürdürülebilir değil ve kendi kendini engelleyen bir yöntem. Zorluklara rağmen, olumlu bakmak için birçok neden olduğuna kesinlikle inanıyorum. Teknoloji ve Ar-Ge alanındaki son gelişmeler, yenilenebilir tuzdan arındırmanın küresel su sistemlerini dönüştürebilecek bir devrimin eşiğinde olduğunu gösteriyor,” diyor.

Water Desalination in numbers

Yenilenebilir tuzdan arındırma için büyük potansiyel

Global Clean Water logoKüresel Temiz Su Tuzdan Arındırma Birliği, 2020-2025 yılları arasında yeni tuzdan arındırma tesislerinin %20’sinin yenilenebilir enerjiyle çalışması için hedefini koymuştur.[13] Uluslararası Tuzdan Arındırma Derneği tarafından kurulan birlik, enerji ve tuzdan arındırma endüstrilerini, su altyapılarını, hükümetleri, finansman kuruluşlarını, akademiyi ve Ar-Ge’yi “mevcut su tuzdan arındırma tesislerinden CO2 emisyonlarını azaltma ve koordine eylemlerle temiz tuzdan arındırma teknolojilerinin kullanımını artırma” hedefiyle bir araya getirmektedir.[14]

Dünya çapında, tuzdan arındırmada kullanılan yenilenebilir enerjinin şu andaki payı yaklaşık %1’dir.[15] Öncü hükümetler bu kullanılmayan potansiyeli kucaklıyor. Suudi Arabistan, 9,5 GW yenilenebilir enerji Vision 2030 hedefini, 2023 yılında gerçekleştirmeyi amaçlıyor.

Batı Avustralya’da tüm yeni tuzdan arındırma tesisleri yenilenebilir enerji kullanmak zorundadır. Avrupa’dan Hindistan ve Çin’e kadar, diğer pek çok ülke de onları izliyor. Bu uluslar Paris İklim Değişikliği Anlaşması kapsamında emisyonları azaltmakla yükümlü olabilir. Kesinlikle su kıtlığının neden olacağı insani ve ekonomik krizlere göre hareket ediyorlar.

Ne tür enerjileri kullanacaklar?

Tuzdan arındırma için yenilenebilir seçenekler

Teoride, tuzdan arındırma için enerji, rüzgar, dalga, jeotermal veya güneşten sağlanabilir. Her birinin aşağıda özetlendiği gibi avantajları ve dezavantajları vardır.


Rüzgâr

Rüzgâr, ters ozmosla tuzdan arındırma için elektrik üretebilen popüler, oturmuş bir yenilenebilir enerji kaynağıdır. Büyük ölçekli yenilenebilir enerjiyle çalışan tuzdan arındırma projelerinin çoğu rüzgarla çalışır.[16] Rüzgârla çalışan tuzdan arındırma, enerji kaynağına, su kaynağına ve kullanıcı popülasyonuna olan yakınlığı nedeniyle özellikle kıyı ve ada toplulukları için uygundur.

Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı’na (IRENA) göre, önemli rüzgâr bazlı tuzdan arındırma tesisleri arasında her ikisi de İspanya Kanarya Adaları’nda bulunan Gran Canaria (Rüzgâr-RO, deniz suyu, 5–50 m3/gün), Fuerteventura (Rüzgar-dizel hibrit sistem, deniz suyu, 56 m3/gün), ve Birleşik Krallık’ta Yenilenebilir Enerji Sistemleri Teknolojisi Merkezi (Rüzgâr-RO, deniz suyu, 12 m3/gün) bulunmaktadır.[17]

Avustralya’da, ülkede türünün ilk örneği olan Perth Deniz Suyu Tuzdan Arındırma Tesisi, 80 megavatlık Emu Downs Rüzgar Enerjisi Çiftliği tarafından üretilen elektrikle çalışmaktadır. Rüzgar enerjisi çiftliği şebekeye yılda 270 gigawatt-saat katkıda bulunmaktadır ve tuzdan arındırma tesisinin yıllık 180 gigawatt-saat enerji gereksiniminden fazlasını sağlamaktadır.[18] Benzer şekilde, Sidney Tuzdan Arındırma Tesisi de New South Wales’deki rüzgar enerjisi tedarikini %700’ün üzerinde artıran bir rüzgar çiftliği tarafından sağlanan enerjiyle çalışmaktadır.

Dalga

Denizlerde muazzam kinetik enerji bulunmaktadır. Bir sahile vuran ortalama 120 cm boyunda 10 saniyelik bir dalga, sahilin yaklaşık her 1,5 km’si için 35.000’i aşkın beygir gücü sağlar.[19] Dalga enerjisinin kullanılması zordur,[20] ancak Batı Avustralya’da umut vaat eden bir pilot çalışma bulunmaktadır. Water Technology’ye göre, 2014 yılında Garden Island, “okyanus dalgalarından hem elektrik hem de tatlı su üretimini gösteren dünyadaki ilk ticari ölçekli dalga enerjisi projesi” oldu.[21] Afrika’nın batı kıyısında bulunan Cape Verde için de dalga enerjisiyle çalışan bir tuzdan arındırma sistemi yapılması planlanmaktadır. Sistemin geliştiricisi Resolute Marine Energy, Wave20 adı verilen tesisinin geleneksel sistemlere kıyasla üçte bir oranında maliyetle içme suyu üreteceğini iddia ediyor. Sistem, suya basınç uygulamak ve kıyıdaki bir arıtma tesisine pompalamak için dalga enerjisinden faydalanırken, bir dizi palet dalgalar tarafından ileri geri hareket ederek deniz suyunu filtrelemek için kullanılan elektriği oluşturur.[22]

Jeotermal

Jeotermal enerji elektrik ve ısı üretebilir, bu da onu hem termal tuzdan arındırma hem de ters ozmos için uygun hale getirmektedir. Yunanistan’ın Milos Adası’ndaki bir proje, çok düşük maliyetlerle yerel toplum için 1.920 m3/gün tatlı su üreterek jeotermal enerjinin tuzdan arındırmada kullanılabilirliğini kanıtladı.[23] Ancak, süreç önemli ölçüde konuma göre sınırlıdır.

Güneş Enerjisi

Güneş enerjisinin, sürdürülebilir tuzdan arındırma için uzun vadeli, yenilenebilir bir enerji kaynağı olarak en yüksek potansiyele sahip olduğu kabul edilmektedir. Güneş enerjisiyle çalışan iki ana tuzdan arındırma tipi vardır: Konsantre Güneş Gücü (CSP) ve Foto-Voltaik (PV). CSP doğrudan ısı üretir ve termal tuzdan arındırmada suyu buharlaştırmak için kullanılır. PV, elektrik üretmek için güneş panelleri kullanır ve bu da pompalara ters ozmos için gerekli enerjiyi sağlar. Dünya Bankası’na göre, “PV tabanlı güneş enerjisiyle ters ozmos tuzdan arındırma, önde gelen güneş enerjisi seçeneğidir ve daha fazla araştırmanın ana odak noktasıdır.”[24]

Güneş enerjisi en çok tuzdan arındırmaya ihtiyaç duyan, güneşli, kurak bölgelerde bol miktarda bulunmaktadır. Ayrıca bu bölgelerde genellikle yeni tesisler inşa etmek için gereken alanı sağlayan geniş çöl veya kırlık alanlar bulunur. Applied Water Science’a göre, “Termal tuzdan arındırma tesislerinin yaklaşık %75’i Arap ülkelerinde kuruludur ve bunların yarısı Suudi Arabistan’da aktiftir.”[25] CSP tarafından desteklenen termal tuzdan arındırma tipik olarak ters ozmos kadar etkili değildir, ancak bu bölgelerde bulunan litre başına 45 ve hatta 50 gram (g/l) tuz gibi yüksek tuzlu suyun işlenmesinde daha iyidir. Yüksek tuz konsantrasyonları, ters ozmosta kullanılan membrana zarar verebilir.[26]

Çoğu güneş enerjisi ile çalışan tuzdan arındırma projesi küçük ila orta ölçeklidir ancak projelerin boyutu giderek artmaktadır. En büyük PV tesisi Suudi Arabistan’dadır. Al Khafji 2017 yılında hizmete alındı ve ters ozmoz yoluyla günde 60.000 metreküp içme suyu üretiyor.[27] Bu rakam giderek artıyor. King Abdullah Economic City’de (KAEC) inşaat halinde olan Metito tesisi, günde 30.000 metreküp içme suyu üretme kapasitesiyle faaliyete geçecektir ve üretim kapasitesi günde 60.000 metreküpe çıkarılabilecektir.[28]

Abdul Latif Jameel, Almar Water Solutions aracılığıyla tuzdan arındırmadaki zorlukların üstesinden gelmede giderek daha önemli bir rol oynamaktadır.

Abdul Latif Jameel Energy‘nin bir kolu olan Almar Water Solutions, su altyapısının geliştirilmesi için tasarım, finansman ve işletme de dahil olmak üzere teknik yeteneklerin uzman bir sağlayıcısıdır. Uzman bir yenilenebilir enerji işletmesi olan Fotowatio Renewable Ventures‘un (FRV) kardeş şirketlerinden biridir.

Ocak 2019’da, Almar Water Solutions, Suudi Arabistan’da dünyanın en büyük ters ozmosla tuzdan arındırma tesislerinden biri olan ve Kızıl Deniz yakınındaki Al Shuqaiq şehrinde yer alan Al Shuqaiq 3 IWP‘yi geliştirme ihalesini kazandı. 2021 yılında tamamlandığında, her gün 450.000 m3 temiz su temin edecektir.

600 milyon Amerikan dolarlık bu ödüllü yatırım, 2.300 çalışanla tesiste kaydedilen 3 milyondan fazla güvenli adam-saat çalışma miktarı ile ilk faaliyete geçmesinden bu yana geçen birinci yılını kutluyor.

Almar Water Solutions, Kenya’nın ülkenin ikinci en büyük şehri olan Mombasa’daki ülkenin ilk büyük ölçekli tuzdan arındırma tesisinin üretilmesi için de sözleşme imzalamıştır. Saha, faaliyete geçtikten sonra bir milyondan fazla kişiye 100.000 m3 içme suyu sağlayacaktır.

Bazen eski yollar en iyisidir

Güneş imbikleri, güneş enerjisiyle çalışan en eski tuzdan arındırma teknolojisidir. Tatlı suyu buharlaştırmak, bir muhafazanın tavanında yoğunlaştırmak ve altta toplamak için güneş enerjisi kullanırlar. Güneş imbikleri, düşük maliyetli, düşük karbonlu ve düşük verimlidir; bu da onları daha küçük, düşük gelirli, elektrik şebekesinin olmadığı yerde yaşayan topluluklar için daha uygun hale getirmektedir. Son yenilikler sayesinde, tuz ve diğer yabancı maddeleri filtrelemek için membranlar[29] ve metal-organik çerçeveler kullanılmaya başlandı.[30] MIT ve Çin’deki araştırmacılar, “güneş enerjisi toplama alanın her bir metrekaresi için saatte 5,5 litreden fazla tatlı içme suyu sağlayabilen” “tamamen pasif güneş enerjili tuzdan arındırma sistemi” geliştirdi.[31]

Bölgedeki bazı projeler, MIT’deki, 2014 yılında MIT ve Community Jameel tarafından ortak biçimde kurulan Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab (J-WAFS) tarafından finanse edilmiştir.

Sürdürülebilir çözümler kalıcı sorunların üstesinden gelebilir mi?

Yenilenebilir enerjiyle çalışan tuzdan arındırma tesisleri, tüm tuzdan arındırma tesisleri için ele alınması gereken konum, lojistik ve teknoloji gibi kritik faktörlerin yanı sıra daha da büyük bir zorlukla karşı karşıyadır: ekonominin acı gerçekleri. Yenilenebilir enerjiler fosil yakıtlara uygun maliyetli bir alternatif olabilir mi?

Her şey su, enerji ve para tedarikine bağlıdır.

Ucuz, maliyetli su

Tüm tuzdan arındırma projeleri, suyu uygun maliyetli biçimde sağlamalı ve tuzlu suyu güvenli bir şekilde bertaraf etmelidir. Suyun, yoğunluğu nedeniyle değerine göre nakledilmesi pahalıdır ve daha düşük kaliteli su ön arıtma gerektirir ve bu da maliyeti artırır. Fosil yakıtlı tuzdan arındırma tesisleri genellikle şehir dışındaki elektrik santrallerinin yakınında bulunur; yeni yenilenebilir projeler son kullanıcılara daha yakın olabilir ve dağıtım maliyetini ve atık dökülme riskini azaltır.

Üretilen atığı azaltmak da çok önemlidir. Tuzdan arındırma mevcut hızda artarsa, 2050 yılına kadar yılda 240 bin metreküp yüksek düzeyde tuzlu su ve diğer atıklar oluşturulacaktır. Bu atık deniz ortamı için zararlı olabilir. Araştırmalar, güneş enerjisi veya düşük dereceli endüstriyel ısı ile çalıştırılan ’emici döngü teknolojisi’ (gözenekli veya ’emici’ katı maddeler kullanan kimyasal bazlı bir ısı pompası) entegrasyonunun %99 enerji ve denize atılan kimyasallarda %150’den fazla tasarrufu sağlayabileceğini göstermektedir. Termal prosesler için hibrit yaklaşım, enerji verimliliğini %39’a yükseltecek ve atık kimyasallarda %80’den fazla azalma sağlayacaktır.[32]

Sınırsız, güvenilmez enerji

Yenilenebilir enerjiyle tuzdan arındırmanın önündeki en büyük engel, enerji kaynağının sürekli yapıda olmamasıdır. Bu sorunu azaltmak veya üstesinden gelmek için sürekli geliştirilmekte olan birkaç strateji bulunmaktadır:

Şebekeye bağlanma

Ters ozmosda, elektrik depolamak için piller kullanılır. Pil teknolojisi sürekli olarak iyileşiyor olmasına karşın pahalılığını koruyor. Bu da birçok tesiste, enerji almak için şebekeye bağlanmasını gerektiriyor. Yenilenebilir tesisler, kullandıklarından daha fazla enerji ürettiğinde, bunu şebekeye satabilirler. Yeterli bir ölçekte, bu tuzdan arındırma maliyetlerini bile karşılayabilir. (Tesisler ayrıca fazla güneş enerjisini tatlı suda depolayabilir; elektrik talebi düşük olduğunda tesisler daha fazla tatlı su üretebilir.)

Elektrik şebekesine bağlanmak, yenilenebilir tuzdan arındırmaya yatırım yapmak isteyen ülkeler için rahatlık sağlamaktadır. Örneğin Suudi Arabistan ve Bahreyn, içme suyu için tamamen tuzdan arındırma işlemine bağımlıdır ve tedarik için herhangi bir risk alma şansına sahip değildir. Ancak, yenilenebilir enerjiyle tuzdan arındırma, harici bir enerji kaynağına bağlı kalırken gerçekten yenilenebilir olmayacaktır. Neyse ki, şebeke elektriğine olan bağımlılığı azaltabilecek iki farklı yaklaşım vardır. Belki de bu bağımlılığı tamamen ortadan kaldırabilecektir.

Termal depolama

Uzmanlar, düz enerji profili nedeniyle CSP’yi en uygulanabilir güneş enerjisi teknolojisi olarak kabul ediyor. CSP tesisleri, örneğin bulutların varlığından daha çok etkilenen PV tesislerinden daha tutarlı enerji sağlayabilir. Basitçe söylemek gerekirse, CSP tesisleri yeterli ısıyı depolayabiliyorsa, güneş olmadığında, hatta geceleri bile çalışmaya devam edebilirler. Şu anda, çoğu termal depolama sistemi %8 ile %16 arasında verimlidir. Dünya Bankası’na göre “On ila yirmi yıl içinde teknik iyileştirmelerin verimliliği %15 ila %25 aralığına çıkarması bekleniyor”.[33]

Termal distilasyon tesisleri için polimerik malzemelere dayalı yeni ısı değişim yüzeylerinin geliştirilmesinde çok sayıda araştırma yapılmaktadır. Bu tür gelişmeler, yatırım maliyetinin tatlı suyun nihai maliyeti üzerindeki etkisini önemli ölçüde azaltabilir.[34] Magnezyum oksit (MgO), kapalı dönemde çalışma için güneş enerjisinin sağladığı ısıyı depolamak üzere verimli bir enerji depolama sistemi olarak önerilmiştir. Gün içinde üretilen ısı, geceleri ekzotermik emilim yoluyla salınarak, 24 saat çalışmaya ve daha düşük karbon emisyonlarına güç vermeye yardımcı olabilir.[35]

Hibrit tesisler

Tek enerji kaynağının etkinliğini artırmak için farklı tuzdan arındırma teknikleri birlikte kullanılabilir. CSP kojenerasyonu, şebekeye elektrik sağlayan buhar türbininden gelen atık ısıyı yeniden yönlendirir ve bir tür termal tuzdan arındırma yöntemi olan düşük sıcaklıklı çoklu etkili distilasyon (MED) için kullanır. Örneğin, Sundrop Farms, Avustralya’nın bol miktarda güneşini CSP ve MED için kullanarak domatesleri yetiştirmek için tatlı su ve ısıtma enerjisi üretiyor. Bu da büyük ölçekli hibrit yenilenebilir projelerin fizibilitesini gösteriyor.[36]

Tuzdan arındırma yöntemlerinin bir arada kullanılması, her bir yöntemin kendine özgü dezavantajlarını hafifletmeye yardımcı olmaktadır. Örneğin, PV’den güç alan ters osmoz tesisleri, teoride CSP tesislerinden daha verimlidir. Ancak bu durum sadece daha iyi kalitede suya sahip olmaları durumunda geçerlidir. CSP tesisleri çok acı ve tuzlu suların arıtılmasında daha etkilidir. Bununla birlikte, termal tuzdan arındırma için ısı, tesisin bulunduğu yerde bulunmalıdır. CSP, güneşin daha az güçlü olduğu ve tuzlu havanın korozyona neden olabileceği sahilde de iyi çalışmaz. Çözüm, bir karasal CSP tesisini, kıyısal PV sistemlerden güç alan ters osmoz tesisiyle eşleştirmektir; CSP’den gelen termal enerji sahada kalırken PV tarafından üretilen elektriği aktarmak kolaydır.[37]

Şili’de FRV, hava durumu, rüzgar hızları veya gün ışığından bağımsız olarak 7/24 yenilenebilir güç sağlamak için rüzgar, güneş ve pil gücünü bir arada kullanıyor.[38] Bunun gibi hibrit bir yenilenebilir kaynak, tuzdan arındırma için sınırsız ‘yeşil’ güç sağlayabilir. Teksas’ın acı yer altı suları, hibrit rüzgar ve güneş enerjisi tesisleriyle tuzdan arındırma için bir diğer önemli adaydır. Kuraklıklardan sık sık etkilenen eyalet bol güneşe sahiptir ve ABD’deki en fazla rüzgar enerjisini üretmektedir.[39] Ayrıca bu tür projeler için ABD’deki en düşük maliyetli bölgedir.

Serbest akışlı inovasyon

Tuzdan arındırmadaki enerjiyle ilgili zorlukların üstesinden gelmenin bir başka yolu da sürecin kendisini daha verimli hale getirmektir.

1970’lerden bu yana devam eden yenilikler, ters ozmosun enerji tüketimini 10 kat azalttı ve maliyetlerin önümüzdeki yirmi yılda üçte ikiye kadar düşmesi bekleniyor.[40] Bunu başarmanın birden fazla yolu vardır. Örneğin Abu Dabi’deki Mascara Renewable Water Plant, yüksek basınçlı tuzlu sudan enerji geri kazanmak için izobarik bir enerji cihazı kullanıyor.

Birçok araştırmacı, verimliliği artırmak ve maliyetleri azaltmak için ters ozmos membranını tuzlardan ve biyolojik olarak aktif malzemeden nasıl koruyacağına odaklanıyor.[41] MIT’tekiAbdul Latif Jameel Water and Food Security Lab’da (J-WAFS) bir Profesör olan Xuanhe Zhao, membranın verimliliğini ve çalışma ömrünü iyileştirme ve ters ozmos maliyetlerini azaltma potansiyeline sahip titreşim tabanlı bir membran temizleme teknolojisi hakkında araştırma yayınladı.[42] Mascara tesisi, biyolojik kirlenmeyi önlemek için gün batımından önce membranlarını otomatik olarak yıkıyor ve gün boyunca su üretimini enerji kaynağına göre ayarlıyor.[43]

J-WAFS araştırmacılarının görev yaptığı Çin’deki pasif bir güneş enerjili tuzdan arındırma sistemi, bir metrekarelik güneş paneli alanından saatte 5,5 litreden fazla taze içme suyu üretebiliyor. Yüksek verimli sistem, her aşamada serbest bırakılan ısıyı bir sonraki aşamaya güç vermek için kullanıyor. MIT’ye göre “Bu tür sistemler, verimli ve düşük maliyetli bir su kaynağı sağlamak için şebeke elektriğinden bağımsız olarak kurak kıyı bölgelerine hizmet verebilir.”[44]

İleri ozmos, geleneksel PV destekli ters ozmosu zorlayabilecek, ümit vaat eden başka bir araştırma alanıdır. Ters ozmosda olduğu gibi, ileri ozmos da yarı geçirgen bir membran kullanır, ancak hidrolik basınç yerine çok daha az enerji gerektiren bir ‘çekme’ çözümü kullanır.[45]

Çok para harcamak mı yoksa parlak bir gelecek mi?

Rüzgar enerjisi fosil yakıtlara kıyasla en ekonomik çözümdür; 2019 tarihli Dünya Bankası raporuna göre güneş enerjisi bu amaç için kullanıldığında tipik olarak iki kat daha pahalıdır.[46] Bununla birlikte, güneş enerjili termal tuzdan arındırma maliyetinin 2025 yılına kadar %40 veya daha fazla ve 2050 yılına kadar metreküp başına yarıya düşerek 0,90 ABD dolarına kadar düşmesi beklenmektedir.[47] Güneş enerjisi, şebeke elektriğinin ulaşılmayacak kadar pahalı olduğu bazı uzak bölgelerde zaten en ucuz seçenektir. Suudi Arabistan’daki Sakaka projesi için 1,75 sent/kilowatt-saat’lik (kWh) rekor niteliğinde tarifesi, yenilenebilir enerjinin fosil yakıtlarla finansal olarak rekabet etmekten daha fazlasını yapabileceğini göstermektedir.[48]

“Benim için durum çok açık: tuzdan arındırmanın geleceği yenilenebilir enerji ile olacak. Orta Doğu bölgesinde bu çok yakında gerçekleşecek. Beş yıldan kısa bir süre içinde, pil teknolojisi daha da gelişecek. Bunun gerçekleşmesinden sonra güneş enerjisi ve fotovoltaik enerji ile çalışan bağımsız bir tuzdan arındırma tesisimiz olabilir. Bu konuda hiçbir şüphem yok,” diyor Carlosu Cosin (Abdul Latif Jameel Energy’nin bir kolu olan Almar Water Solutions CEO’su).

PV, Mısır’da dizele karşı rekabete üstün hale gelebilir

International Journal of Economics & Management Sciences’da yayımlanan bir çalışma, güneş enerjisi ile tuzdan arındırma potansiyelini göstermektedir. Çalışma, konsept niteliğindeki PV enerjisiyle çalışan bir ters ozmos tesisinin geleneksel dizel enerji santralinde güç alan tesisler için ABD doları başına 1,118-1,555/ m3’e kıyasla (yakıt fiyatı değişkenliğine göre) ABD doları başına 1,213 m3 su üretebileceğini göstermiştir.[49]

Örnek çalışmada, Abdul Latif Jameel Energy’nin yakın zamanda 58 tuzdan arındırma tesisinin satın alındığını duyurduğu Mısır’a odaklanılmıştır. Ülkenin “2500 kwh/m2’lik yüksek ortalama yıllık ışınımlı güneş enerjisi izolasyonu”, güneş enerjili tuzdan arındırma için iyi bir konuma sahip olmasını sağlıyor. Ülke buna şiddetle ihtiyaç duyuyor. Nil artık ülkenin artan su tüketimini karşılamak için yeterli değil.[50]

Yenilenebilir enerjiyle çalışan sistemlerdeki birçok gelişme, parasını karşılayamayan topluluklara yardım eden kuruluşlar tarafından desteklenmektedir. Kâr amacı gütmeyen GivePower, dünya çapında yoksul topluluklara pille çalışan güneş enerjili tuzdan arındırma sistemleri tedarik etmektedir.[51] Kenya’daki bu tür bir tuzdan arındırma tesisi, 25.000 kişi için yeterli olacak şekilde iki yıldır her gün yaklaşık 75.000 litreye kadar içme suyu sağlamaktadır.[52] Yardım her zaman memnuniyetle karşılanır, ancak yardımlar tek başına yenilenebilir tuzdan arındırmanın ekonomik zorluğunu çözmeyecektir. Hükümetler harekete geçmelidir.

Yenilenebilir tuzdan arındırma yeni düzenlemeler gerektiriyor

Zorunluluklar ve sübvansiyonlar 2000’lerin başında yenilenebilir enerji devrimini başlatmaya yardımcı oldu, tedarik zincirlerini geliştirdi ve maliyetleri düşürdü. Aynısı yenilenebilir enerjiyle tuzdan arındırma için de gerekiyor.

Birleşmiş Milletler’e göre, “tuzdan arındırma planlarının sürdürülebilirliğini desteklemek” için daha “yenilikçi finansal mekanizmalar” gerekli olacak. Dünya Bankasının dediği gibi: “destek, fosil yakıt sübvansiyonlarını ortadan kaldırmak, uzun vadeli güç satın alma anlaşmaları ve tarifeler için bir ortam yaratmak ve yenilenebilir enerji ile ilgili başlangıç yatırımları ve araştırma ve geliştirme için destek sağlamak gibi engelleri ortadan kaldırmak gibi enerji politikası reformlarının bir kombinasyonu olabilir.”

Sektörden gelen öneriler arasında üretilen her metreküp için prim ödenmesi ya da kamunun ihtiyaç duyduğu her bir metreküp “temiz” suyu satın alacakları konusunda devlet garantileri verilmesi bulunmaktadır.[53]

Komple bir ilerleme mümkündür

Su talebiyle birlikte iklim değişikliğinin etkileri de artıyor.

Yenilenebilir enerji ile çalışan tuzdan arındırma sistemleri, sadece bir fırsat değil bir gerekliliktir. Neyse ki, engeller kayda değerdir ama aşılmaz değildir. Dünya, inovasyon, yatırım ve uluslararası işbirliği ile sürdürülebilir tatlı su ihtiyacını karşılayabilir.

 

[1] http://www.fao.org/zhc/detail-events/en/c/880881/

[2] https://www.mckinsey.com/business-functions/sustainability/our-insights/water-a-human-and-business-priority

[3] https://www.who.int/news-room/detail/18-06-2019-1-in-3-people-globally-do-not-have-access-to-safe-drinking-water-unicef-who

[4] https://www.environmentalleader.com/2016/05/will-clean-energy-desalination-be-a-game-changing-water-fix/

[5] https://www.wri.org/news/2019/07/release-updated-global-water-risk-atlas-reveals-top-water-stressed-countries-and-states

[6] https://www.mckinsey.com/business-functions/sustainability/our-insights/climate-risk-and-response-physical-hazards-and-socioeconomic-impacts

[7] https://www.worldbank.org/en/topic/water/publication/high-and-dry-climate-change-water-and-the-economy

[8] https://idadesal.org/

[9] https://idadesal.org/wp-content/uploads/2019/04/World-Bank-Report-2019.pdf

[10] https://www.intechopen.com/books/water-and-wastewater-treatment/desalination-with-renewable-energy-a-24-hours-operation-solution

[11] https://www.nationalgeographic.com/environment/2019/01/desalination-plants-produce-twice-as-much-waste-brine-as-thought/

[12] Enerji Verimli Tuzdan Arındırma, Uluslararası Su Zirvesi, 15-18 Ocak 2018

[13] https://idadesal.org/

[14] http://climateinitiativesplatform.org/index.php/Global_Clean_Water_Desalination_Alliance_(GCWDA)

[15] Yenilenebilir Enerji Kullanarak Suyu Tuzdan Arındırma, IRENA

[16] http://documents1.worldbank.org/curated/en/476041552622967264/pdf/135312-WP-PUBLIC-14-3-2019-12-3-35-W.pdf

[17] https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2012/IRENA-ETSAP-Tech-Brief-I12-Water-Desalination.pdf

[18] http://www.awa.asn.au/AWA_MBRR/Publications/Fact_Sheets/Desalination_Fact_Sheet.aspx

[19] https://www.oceanenergycouncil.com/ocean-energy/wave-energy/#:~:text=Kinetic%20energy%2C%20the%20energy%20of,horsepower%20per%20mile%20of%20coast.

[20] https://e360.yale.edu/features/why_wave_power_has_lagged_far_behind_as_energy_source

[21] https://www.water-technology.net/projects/ceto-wave-powered-desalination-pilot-plant-garden-island/

[22] https://www.aquatechtrade.com/news/desalination/desalination-wave-powered/#

[23]

[24] http://documents1.worldbank.org/curated/en/476041552622967264/pdf/135312-WP-PUBLIC-14-3-2019-12-3-35-W.pdf

[25] https://link.springer.com/article/10.1007/s13201-020-1168-5

[26] https://www.solarpaces.org/blueprint-solar-desalination/

[27] https://www.water-technology.net/projects/al-khafji-solar-saline-water-reverse-osmosis-solar-swro-desalination-plant/

[28] https://www.metito.com/news-detail/metito-signs-a-project-worth-220-million-saudi-riyals-to-establish-desalination-plant-and-solar-electricity-generation-in-king-abdullah-economic-city/

[29] https://www.water-technology.net/news/technology-seawater-drinking-water-30-minutes/

[30] https://www.renewableenergymagazine.com/emily-folk/solar-technology-could-increase-global-access-to-20200821

[31] https://techxplore.com/news/2020-02-simple-solar-powered-desalination.html

[32] https://www.intechopen.com/books/desalination-and-water-treatment/renewable-energy-driven-desalination-hybrids-for-sustainability

[33] http://documents1.worldbank.org/curated/en/476041552622967264/pdf/135312-WP-PUBLIC-14-3-2019-12-3-35-W.pdf

[34] https://www.solarpaces.org/blueprint-solar-desalination/

[35] https://www.intechopen.com/books/water-and-wastewater-treatment/desalination-with-renewable-energy-a-24-hours-operation-solution

[36] https://www.alfalaval.com/globalassets/documents/media/here-magazine/34/here_34_how_to_grow_tomatoes_in_the_desert_mep_desalination.pdf

[37] https://www.solarpaces.org/blueprint-solar-desalination/

[38] https://frv.com/en/frv-awarded-540-gwh-in-chile/

[39] https://www.earthmagazine.org/article/can-renewable-energy-and-desalination-tackle-two-problems-once

[40] https://idadesal.org/wp-content/uploads/2019/04/World-Bank-Report-2019.pdf

[41] Hareketli Bir Hedefi Ele Alma: Zararlı Alg Gelişimleri

[42] https://www.alj.com/en/perspective/j-wafs-action-good-vibrations-reducing-cost-water-desalination/

[43] https://www.waterworld.com/international/desalination/article/16201273/desalination-renewables-a-long-engagement-without-the-wedding

[44] http://news.mit.edu/2020/passive-solar-powered-water-desalination-0207

[45]https:// www.environmentalleader.com/2016/05/will-clean-energy-desalination-be-a-game-changing-water-fix/

[46] http://documents1.worldbank.org/curated/en/476041552622967264/pdf/135312-WP-PUBLIC-14-3-2019-12-3-35-W.pdf

[47] http://documents1.worldbank.org/curated/en/476041552622967264/pdf/135312-WP-PUBLIC-14-3-2019-12-3-35-W.pdf

[48] https://www.waterworld.com/international/desalination/article/16201273/desalination-renewables-a-long-engagement-without-the-wedding

[49] http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916402010913

[50] https://www.nytimes.com/interactive/2020/02/09/world/africa/nile-river-dam.html

[51] https://givepower.org/projects-2/

[52] https://bigthink.com/technology-innovation/solar-power-desalination

[53] https://www.solarpaces.org/blueprint-solar-desalination/