Zawalczyć o każdą kroplę - alternatywne źródła wody pitnej

Dlaczego potrzebujemy alternatywnych źródeł wody?

Kryzys wodny dotyka coraz większej części globu. Według szacunków Organizacji Narodów Zjednoczonych, w ciągu kolejnych lat liczba osób z trudnym dostępem do czystej wody dojdzie do połowy światowej populacji. Nakłada się siebie kila przyczyn. Po pierwsze, rosnąca liczba ludności wymusza intensyfikację rolnictwa i przemysłu, a to pociąga za sobą wyższe zapotrzebowanie na wodę. Po drugie, urbanizacja obejmuje coraz większe tereny, a rozległa infrastruktura miejska nie zawsze jest przystosowana do zapewnienia wystarczającej ilości wody pitnej. Dodatkowo sprawę pogarszają zmiany klimatyczne, fale upałów, susze i zaburzony rozkład opadów. Racjonalizacja użycia wody już nie wystarcza. W obliczu coraz większych deficytów sięgamy po nietypowe źródła – mgłę, parę i wodę morską. Bez innowacyjni ludzie będą zmuszeni do przesiedleń

Woda z roślin – czy to realne?

Koncepcja pozyskiwania wody z roślin brzmi na pierwszy rzut oka dość egzotycznie. W praktyce stosowana gównie ekstremalnych sytuacjach typu survival. Zakłada się plastikowe torby na gałęzie drzew bądź krzewów. Pod wpływem ciepła słonecznego woda skrapla się wewnątrz torebki. Ten sposób jest dość prosty i nie wymaga żadnych zaawansowanych urządzeń, jednak wydajność rzadko przekracza kilkaset mililitrów na dobę. Można co najwyżej ugasić niewielkie pragnienie, ale trudno wyobrazić sobie zaspokojenie potrzeb większej społeczności w ten sposób.

Co ciekawe, pomysły związane z czerpaniem inspiracji z mechanizmu liści i ich zdolności do kondensacji rosy zainspirowały inżynierów do tworzenia materiałów biomimetycznych. Mają powierzchnie przypominające liście roślin - zatrzymują mikrokrople wody i kierują je do zbiornika. Na razie są to jednak projekty o niewielkiej skali, wykorzystywane raczej w instalacjach demonstracyjnych, ogrodach pokazowych bądź na warsztatach edukacyjnych.

Pozyskiwanie wody z mgły

Jednym z bardziej znanych i obiecujących rozwiązań w kontekście alternatywnych źródeł wody jest fog harvesting, czyli zbieranie wody z mgły. Przykłady takich instalacji spotykamy w Chile, Peru, Maroku i Erytrei – tam, nawet przy niewielkich opadach deszczu dość często występują tzw. mgły morskie. Sieci na mgłę (tzw. fog catchers) to proste konstrukcje z pionowo rozpiętej siatki z tworzywa sztucznego. Gdy mgła przesycona mikroskopijnymi kropelkami napływa na siatkę, krople osadzają się na jej włóknach, a następnie skraplają i spływają do rynienek i dalej do zbiornika.
W dużej skali, przy korzystnych warunkach – głównie wietrze, mglistych porankach i odpowiednim usytuowaniu siatek na wzniesieniach systemy te mogą zapewnić kilkadziesiąt do kilkuset litrów wody na dobę. Metoda bardzo energooszczędna: nie potrzeba pomp ani zasilania, a jedyne koszty to materiał na siatki i konserwacja. Niestety, metoda działa tylko w czasie występowania mgieł o dużej gęstości, a to nie zdarza się wszędzie. Poza tym, woda pozyskana z mgły wymaga jeszcze oczyszczenia, by stała się zdatna do picia (choć często bywa dość czysta, zależnie od jakości powietrza w danym rejonie). Mimo wszystko w obszarach przybrzeżnych, gdzie mgła nadciąga regularnie, technologia jest niezwykle obiecująca – zapewnia mieszkańcom dostęp do wody bez konieczności budowania drogich rur z odległych źródeł.

Odsalanie wody morskiej

Ocean to kolosalny rezerwuar wody, lecz wymaga odsalania. Procesy destylacji (metody termiczne) bądź membranowe (odwrócona osmoza) umożliwiają usunięcie nadmiaru soli, ale są wyjątkowo energochłonne. Kraje Zatoki Perskiej – Arabia Saudyjska, Zjednoczone Emiraty Arabskie – od dawna stosują odsalanie na wielką skalę, napędzane tanim paliwem kopalnym. Również w Izraelu i w części Australii powszechnie wykorzystuje się odwróconą osmozę.
Odsalanie ma jednak istotne skutki uboczne: pozostała solanka (skoncentrowana sól) jest zwykle zrzucana do morza. Do tego dochodzi zużycie energii i spora emisja CO₂, chyba że zastosuje się odnawialne źródła energii (np. panele słoneczne). Rozwijane są nowsze technologie – zmniejszają zapotrzebowanie na prąd i ograniczają ilość odpadów. Koszty i tak pozostają wysokie, dlatego odsalanie w wielu miejscach świata funkcjonuje raczej jako uzupełnienie głównych zasobów wody. Tam jednak, gdzie inne źródła są niedostępne lub skrajnie ograniczone, odsalanie jest niezbędne – zapewnia nieprzerwany dopływ wody do rolnictwa, przemysłu i gospodarstw domowych.

Zbieranie wody deszczowej i retencja

To właśnie zbieranie deszczówki – klasyczne i sprawdzone od wieków jest najbardziej praktycznym sposobem. Wystarczy zamontować odpowiedni system rynien, filtrów i zbiorników, i możemy gromadzić opad spływający z dachów. To opłacalne w rejonach, gdzie opady są częste oraz intensywne, lecz nieregularne. Wodę deszczową używa się do podlewania ogrodu, spłukiwania toalet i mycia narzędzi. Zależnie od jakości powietrza oraz częstotliwości opadów, można też uzdatniać deszczówkę i używać do innych celów.

Schemat obiegu wody deszczowej w domu

1. Deszcz spada na dach i spływa do rynien.

2. Filtr usuwa liście, większe zanieczyszczenia.

3. Woda spada do zbiornika naziemnego lub podziemnego.

4. Pompa rozprowadza ją do ogrodu lub domowych instalacji (np. spłuczki WC).

5. Nadmiar wody można odprowadzać do studni chłonnej lub rowu melioracyjnego.

Takie systemy pełnią ważną funkcję retencyjną – zamiast natychmiastowego odpływu, woda zostaje na miejscu. Ogranicza podtopienia w obszarach zurbanizowanych i wspiera naturalną regenerację zasobów wód podziemnych.

Jakość i bezpieczeństwo

Woda uzyskiwana z mgły i roślin wymaga przynajmniej podstawowej filtracji i kontroli jakości. Przykładowo, mgła w rejonach silnie zanieczyszczonych przemysłowo zawiera drobinki pyłu, a także związki chemiczne. Woda z roślin szybko się skwasi i przestanie się nadawać do picia. Alternatywne źródła wody powinny być traktowane z równie dużą starannością jak woda z tradycyjnego ujęcia – testy mikrobiologiczne i filtry to standard w przypadkach długotrwałego wykorzystania niestandardowych zasobów.
Również w odsalaniu trzeba dbac o skład chemiczny wody wyjściowej – np. czy stężenie mikroelementów i pH są właściwe dla ludzkiego organizmu. W miejscach, gdzie dominuje problem z metalami ciężkimi w glebie lub emisją z zakładów górniczych, należy dodatkowo weryfikować, czy zebrana deszczówka lub woda z mgły nie ma szkodliwych pierwiastków.

Zalety i wady poszczególnych metod – jak wybrać odpowiednie rozwiązanie?

Każda z opisanych technologii ma swoje mocne i słabsze strony. Są bardziej lub mniej przydatne w określonym środowisku. Mgła wymaga specyficznych warunków meteorologicznych i często górzystych terenów. Woda z roślin jest mało wydajna i raczej awaryjna, stosowana głównie w survivalu. Odsalanie jest wydajne, ale pochłania wiele energii i wytwarza trudną do zagospodarowania solankę. Najbardziej uniwersalna opcja w większości rejonów to zbieranie deszczówki, jednak w dużej mierze zależy od intensywności opadów. Jeśli pada niewiele, a do tego opady są nierównomierne w ciągu roku, wodę trzeba przechować w dużych zbiornikach. To wymaga kosztownej infrastruktury i utrzymywania jakości. Kryteria wyboru to przede wszystkim lokalne warunki klimatyczne, zasoby energii, dostępne fundusze i przeznaczenie wody (pitna, sanitarna, rolnicza).
Przy każdej z metod musimy wziąć pod uwagę wymogi prawne i normy jakości wody. Czasem wystarczy minimalna obróbka, aby użyć jej do podlewania i spłukiwania toalet, natomiast do picia potrzeba dezynfekcji. Z tego powodu przed inwestycją w nietypowe źródło wody trzeba skrupulatnie ocenić, co w danym miejscu będzie najbardziej opłacalne i bezpieczne.