Nükleer deniz suyu arıtma tesisleri su kıtlığına çözüm olabilir mi?

Birleşmiş Milletler, her kıtada su sıkıntısı çeken toplulukların olduğuna dikkat çekiyor. Gezegenimiz okyanuslar ve denizlerle çevrili olmasına rağmen, Dünya'daki suyun sadece yüzde 2,5'i içilebilir tatlı sudan oluşuyor ve 2030 yılına kadar içme suyu talebinin, arzı trilyonlarca metreküp aşacağı tahmin ediliyor.

Deniz suyundaki tuzu gideren arıtma tesisleri, ihtiyaç duyulan tatlı suyun sağlanmasına yardımcı olabilir.

Ancak bu tesisler, fazla miktarda deniz suyunun yüksek basınçta membranlar üzerinden pompalanmasını içeriyor ve bu son derece enerji yoğun bir işlem olduğu için içme suyu üretmenin en pahalı yollarından biri olarak görülüyor.

Tuzdan arındırma sistemleriyle donatılmış gemiler kullanmak radikal bir çözüm olabilir.

Nükleer reaktörlerle işletilen bu gemiler, kuraklık sorunu olan adalara ya da kıyı şeritlerine giderek hem temiz içme suyu hem de enerji sağlayabilir.

Bu tür bir tuzdan arındırma tesisi tasarlayan Core Power'ın CEO'su Mikal Bøe, "Bu gemileri arada bir hareket ettirebilir ve tankları doldurabilirsiniz" diyor.

Bu zorlama bir çözüm gibi gelebilir ama ABD Donanması geçmişte afetler sırasında nükleer enerjiyle çalışan gemilerinin yardımıyla tuzdan arındırma hizmetleri sunmuştu. Rusya'nın da ihtiyaç duyulduğunda tuzdan arındırma tesislerine enerji sağlamak üzere tasarlanmış bir yüzer nükleer enerji istasyonu bulunuyor.

Halen dünya çapında yaklaşık 20 bin tuzdan arındırma tesisi var ve bunların neredeyse tamamı karada yer alıyor. Bu tesislerin çoğu Suudi Arabistan, Birleşik Arap Emirlikleri ve Kuveyt'te bulunuyor ama İngiltere, Çin, ABD, Brezilya, Güney Afrika ve Avustralya'nın da benzer tesisleri var.

Yüzer alternatif

Ancak bazı mühendisler bu tuzdan arındırma teknolojisini deniz suyunun daha kolay pompalanabileceği açık denizlere yerleştirmenin daha ucuz olabileceğini söylüyor.

Bunlar, yüzer halde olan ve nükleer enerjiyle çalışan tuzdan arındırma sistemleri kurmayı on yıllardır hayal ediyor.

Core Power, küçük bir konteyner gemisine benzeyen bir gemi kullanarak, arıtma teknolojisini konteynerlere, nükleer reaktörü de geminin merkezine yerleştirip ihtiyaç duyulan enerjiyi sağlayacağını belirtiyor.

Şirket, bu gemilerde beş megawatt'tan 70 megawatt'a kadar değişen enerji üretilebileceğini ve beş megawatt nükleer enerjiyle günlük 35 bin metreküp - ya da 14 olimpik yüzme havuzu hacminde tatlı su pompalayabileceğini söylüyor.

Tuzdan arındırma sistemleri

Arıtma teknolojisi, deniz suyundan tuzu çıkarmak üzere basınç altında yarı geçirgen bir membrandan (zar) geçirilmesini içeriyor. Bir sıvı içindeki moleküllerin bu tür membranlardan geçmesine ozmoz denir ve bu işlem sonucunda mineraller uzaklaştırılarak tatlı su ve tuzlu su ayrıştırılıyor.

Farklı versiyonları olan bu teknoloji zamanla daha verimli hale geldi. Ancak yüzer tuzdan arındırma sistemleri henüz nispeten nadir.

Suudi Arabistan, şimdiye kadar inşa edilen en büyük üç tuzdan arındırma gemisinden ilkini teslim aldı. Peki, bu yüzer tesisler yaygınlık kazanabilir mi?

Waterfountain (şadırvan) adlı bir sistem geliştiren Oisann Engineering bunu gerçekleştirmeyi planlıyor.

Şirketin idari müdürü Kyle Hopkins, büyük gemilerden küçük şamandıralara kadar çeşitli tasarımları olduğunu ama hepsinin aynı prensiple çalıştığını söylüyor.

En büyük fark ise nükleer enerji yerine hepsinin deniz altı tuzdan arındırma denilen ve onlarca yıllık bir teknoloji olan yöntemi kullanacak olması.

Hopkins, suyun yüzeye çıkarılmasını sağlayacak deniz altı pompaları gerektiğinden bu teknolojinin ticari hale getirilemediğini belirterek "Biz pompayı kaldırdık" diyor.

Hopkins, Waterfountain sisteminin yüksek enerji maliyetlerine yol açmadan suyu hareket ettirmek için deniz tabanındaki daha yüksek basınçtan yararlandığını belirtiyor, ama bunun nasıl çalıştığına dair ayrıntı vermiyor.

Ayrıca, tatlı suyun gemiden kıyıya ulaşmasını sağlayacak boru hattının da yükseltilerek yerçekimi etkisiyle suyun akışının kolaylaştırılabileceğini ve böylece ekstra enerji ihtiyacının azaltabileceğini belirtiyor.

Hopkins, karadaki geleneksel arındırma tesisine kıyasla bu teknolojinin yüzde 30 enerji tasarrufu sağlyacağını tahmin ediyor. Firma şu anda tasarımlarından birinin minyatür versiyonunu inşa ediyor ve 2023 yılında Filipinler'de ilk ticari tesisini kurmayı planlıyor.

Zorluklar

Birmingham Üniversitesi Sürdürülebilir Enerji Teknolojisi Laboratuvarı Başkanı Raya Al-Dadah, Waterfountain ve Core Power tasarımı gibi fikirlerin "umut verici" olduğunu söylüyor. Ancak, yüzer tuzdan arındırmanın hem avantajları hem de dezavantajları olduğunu vurguluyor. Tuzdan arındırılmış suyun karaya pompalanması konusunda ve hem açık deniz deneyimine hem de tuzdan arındırma uzmanlığına sahip işgücü bulma konusunda hala zorluklar var.

Dr. Al-Dadah, sonuçta insanlığın daha fazla su kaynağına ihtiyacı olduğunu, bunun en önemli nedenininse dünyanın 1,5 santigrat dereceden fazla ısınması halinde iklim değişikliğinin beklenen etkilerinden kaynaklandığını belirterek "Bunun su üzerinde feci bir etkisi olacaktır" diyor.

Güney California Üniversitesi'nden Amy Childress, daha küçük, yüzer tuzdan arındırma sistemlerinin bu teknolojinin çevresel etkisini azaltmaya yardımcı olabileceğini söylüyor.

Tuzdan arındırma işleminden arta kalan aşırı tuzlu su, deniz yaşamı için toksik etkiye sahip. Günümüzün arıtma tesisleri ise aslında tatlı sudan daha fazla tuzlu su üretiyor.

Oisann Engineering'den Kyle Hopkins ise Waterfountain sisteminin yan ürünü olacak suyun tuzlu su olarak sınıflandırılacak kadar tuzlu olmayacağını söylüyor.