Велике опріснення

Близький Схід - регіон, в якому проживає 5% населення планети, проте на нього припадає лише 0,09% світових запасів прісної води. Але ж без води немислима не тільки життя, але і промисловість, сільське господарство та інші галузі людської діяльності. Особливо гостро стоїть справа з проблемою водопостачання в Ізраїлі, оскільки його керівництво по ряду відомих причин змушений домагатися максимальної автономності життєзабезпечення країни. І йому це вдається. Фото вгорі ALAMY / PHOTAS

Більше половини території Ізраїлю займає пустеля Негев (Від іврит. - «сухий»), з однієї назви якої легко зробити висновок, що це не дуже підходяще для життя місце. Однак і в інших районах ізраїльської землі зелені насадження самі по собі звичайно не ростуть - для цього необхідно їх посадити і ретельно за ними доглядати. При цьому Ізраїль не тільки не скаржиться на брак продовольства, а й завозить свіжі фрукти в половину країн Європи, включаючи почасти й Росію : Ізраїльські лимони і грейпфрути можна побачити в багатьох російських супермаркетах. А між тим, щоб виростити одне тільки лимонне дерево, потрібно кілька кубометрів води на рік.

Втім, людині, не забувайте про особисту гігієну, води потрібно стільки, що будь-який лимонне дерево зів'яне від заздрості. За різними джерелами, кожен ізраїльтянин в середньому витрачає від 80 до 130 літрів щодня. Це досить скромний показник за мірками розвинених країн (американці витрачають до 500 літрів), але найвищий в Близькосхідному регіоні. В Ізраїлі проживає понад сім мільйонів осіб. Нескладні обчислення показують, що тільки для побутових потреб ізраїльтянам щорічно потрібно близько трьохсот мільйонів кубометрів. І це не рахуючи промислового і сільськогосподарського використання водних ресурсів.

Тим часом саме витрати на зрошення становлять більшу частину споживаної води, хоча останнім часом через зростання потреби в питній воді їх відносна частка помітно знизилася. До речі, в Ізраїлі неможливо побачити садівника, безтурботно поливає дерева шлангом: вода підводиться в точно розрахованих кількостях по тонким трубочкам безпосередньо до кожної рослини. Саме завдяки повсюдного впровадження крапельного зрошення площа, зайнята пустелями, в Ізраїлі щорічно скорочується на відміну від багатьох інших країн, де пустелі наступають.

Антарктида нам допоможе

Одна з найбільш екстравагантних ідей полягає в тому, щоб «зловити» в високих широтах айсберг і відбуксирувати його через Середземне море прямо до берегів країни. Транспортування від Антарктиди до Ізраїлю каравану гігантських крижаних брил (розміром в декілька футбольних полів кожна) може зайняти близько року. Але якщо поверхня льоду прикрити від сонця тонкої відбиває плівкою, айсберги цілком можуть «протриматися» до пункту призначення. Швидкість руху каравану становитиме всього пару вузлів, що можна порівняти зі швидкістю морських течій, які треба обов'язково враховувати при прокладанні маршруту. Але навіть один такий караван міг би помітно спростити ситуацію із забезпеченням країни питною водою. Є й трохи менше радикальна версія цього проекту: не тягнути айсберги цілком через океан, а прямо у відкритому морі подрібнювати лід і везти в танкерах крижану шугу. За деякими оцінками, така вода може виявитися дешевше опріснення. І все ж поки всерйоз подібними проектами ніхто не займається.

Комп'ютеризована іригаційна система в пустелі Негев. Фото RICHARD T.NOVITZ / CORBIS / RPG

Загальноізраїльський водогін

Звідки ж взяти всі ці мільйони кубометрів? Як і в більшості країн світу, прісна вода в Ізраїлі в основному видобувається з природних джерел: озер, річок і підземних водоносних горизонтів. Природний резервуар прісної води в Ізраїлі один - це озеро Кінерет, проте рівень води в ньому зменшується з року в рік. Управління водного господарства Ізраїлю встановило мінімальний рівень води в озері, при досягненні якого з нього вже не можна викачувати воду, щоб не відбулися незворотні гідрологічні зміни. Зараз це 213 метрів нижче рівня моря. Інформація про рівень води регулярно оновлюється на сайті; в даний час він майже завжди знаходиться недалеко від критичної позначки. Близько 40% прісної води, викачують з озера, направляється на насосну станцію Сапір, з якої починається Загальноізраїльський водогін - система водопостачання, що доставляє воду від північних джерел на південь країни, в тому числі в пустелю Негев, - решта споживається безпосередньо в регіоні.

Більшість прісної води, втім, видобувається з підземних джерел. Найбільший з них - так званий прибережний водоносний горизонт, що тягнеться від берега Середземного моря до підніжжя юдейських гір. З нього щорічно вилучається близько 500 мільйонів кубометрів води. Заповнюється він як природним шляхом - завдяки стоку дощової води, так і штучними методами - захопленням і перенаправленням паводків, а також, в незначній мірі, закачуванням попередньо відфільтрованих і стерильних стічних вод.

Протяжність прибережного водоносного горизонту дозволяє йому служити в якості багаторічного сховища прісної води, з якого можна викачувати її в посушливі роки. Але до цього процесу слід підходити розумно. Близькість до берега моря при безконтрольною експлуатації створює небезпеку періодичних проривів морської води, що збільшує солоність підземних вод і може зробити їх непридатними для використання. Шкодить водоносного горизонту також забруднення добривами, отрутохімікатами, промисловими і побутовими стоками. Це особливо помітно в тій його частині, яка розташована на території сектора Газа , Що змушує жителів шукати зовнішні джерела прісної води.

Другий за значимістю водоносний горизонт Ізраїлю називають гірським. Він простягається від Ізреел долини на півночі країни до міста Беер-Шева на кордоні пустелі Негев. Цей пласт складається з пористих, але твердих гірських порід - вапняку і доломіту. Карстові системи, існуючі в гірському водоносному горизонті, містять природні підземні резервуари, наповнені чистою водою. Саме тут вода найбільш високої якості, вона може бути використана без обмежень для будь-яких потреб практично без будь-якої попередньої обробки. Але її рівень в цьому водоносному горизонті неодноразово опускався нижче критичної позначки, тому в даний час з нього заборонений відбір води понад природного дощового заповнення в зимовий сезон.

Існують і альтернативні джерела прісної води. Колектори дощових вод використовуються по всій країні і особливо корисні в період паводку, вони збирають вода безцінна для сільського господарства в сухий сезон. Все швидше розвиваються технології повторного використання стічних вод, вони вже забезпечують помітну частку обсягу технічної води. Нарешті, в Ізраїлі є вихід до практично необмежених запасів води в Середземному і Червоному морях, а через них - до всіх океанах планети. Тут лише одна прикра перешкода: вода в морях солона, і без попереднього опріснення (а це складний і дорогий процес) пити її не можна.

Зворотній осмос

Щоб зрозуміти явище зворотного осмосу, слід спочатку розібратися з осмосом звичайним. Заповнимо якусь ємність простою водою і опустимо в неї контейнер з концентрованим сольовим розчином, одна зі стінок якого - спеціальна напівпроникна мембрана, що пропускає молекули води і не пропускає молекули солі. Що трапиться? Броунівський рух буде приводити до того, що молекули води почнуть проходити через мембрану в обох напрямках. Але з боку розчину їх потік буде слабкіше, просто тому, що молекул води там менше, так як частина з них витіснена молекулами солі. В результаті концентрація розчину стане знижуватися. Зупинити цей процес можна, тільки збільшивши тиск розчину.

Явище осмосу можна пояснити і по-іншому. Тиск розчину на напівпроникну мембрану складається з двох складових - парціальних тисків води і розчиненої в ній солі. Оскільки часу не пропускають сіль, її тиск повністю врівноважує сама мембрана за рахунок своєї пружності. А ось тиск води не врівноважується, оскільки в розчині її концентрація нижче, ніж по інший бік мембрани. Виниклий перепад тисків називається осмотичним тиском. Саме він і затягує воду через мембрану в розчин.

До речі, саме через осмосу можна пити морську воду: клітинні стінки якраз і є мембранами. Коли солона вода потрапляє в травний тракт, осмос витягує воду з клітин, намагаючись зрівняти осмотичнийтиск і знизити концентрацію солі, в результаті наступають зневоднення і смерть. Але явище осмосу можна зупинити. Якщо сольовий розчин буде перебувати під високим тиском, молекули води стануть проходити через мембрану в протилежному напрямку, в бік ємності з чистою водою (знову ж прагнучи врівноважити тиск). Таким чином, напівпроникна мембрана діє як дуже тонкий фільтр: чиста вода продавлюється крізь неї, залишаючи в контейнері меншу кількість більш концентрованого сольового розчину. Зворотний осмос - процес досить повільний, і для його технічної реалізації необхідний високий тиск, але він працює.

У 2002 році Ліван побудував водозабірну станцію на прикордонній з Ізраїлем річці Ваззані, що належить до басейну Йордану. Це ледь не стало причиною військового конфлікту. Фото PAUL ASSAKER / CORBIS / RPG

Геть сіль

Здавалося б, що тут може бути складного - видалити з кожного літра морської води розчинені в ньому 35 грамів солі? (Солоність вод Світового океану коливається в залежності від регіону, але незначно.) Над цією проблемою замислювався ще Аристотель, намагаючись винайти особливі фільтри, випередивши тим самим свій час на дві з гаком тисячі років. Це вдалося зробити лише в 1940-х роках, з відкриттям явища зворотного осмосу. Перший же метод опріснення води грунтувався на дистиляції - випаровуванні солоної води і конденсації пари, вже позбавленого розчинених солей. Кожен, хто хоч раз пробував здійснити дистиляцію самостійно (в кабінеті хімії, наприклад), знає, як багато доводиться витрачати енергії і як мало при цьому виходить кінцевого продукту. В сучасних опріснювальних установках, що працюють за цим принципом, застосовується технологія вакуумної дистиляції. Вона заснована на тому, що при низькому тиску вода закипає при набагато меншій температурі. Але енергії все одно витрачається чимало - не тільки на кип'ятіння, але і на роботу вакуумних насосів. Тому даний метод знайшов застосування в основному в тих країнах Близького Сходу, де багато нафти, а Ізраїль до їх числа не належить.

Існують і інші способи опріснення. Один з найвідоміших - виморожування. Якщо повільно охолоджувати морську воду, то виходить на поверхні лід при відтаванні виявиться прісним. Втім, Ізраїлю цей спосіб не підходить з кліматичних причин. Ще один метод - іонний обмін. Пропускаючи воду через фільтри з іонообмінних смол, можна замінити іони, наприклад, натрію на іони водню (катіонітових фільтр), а потім кислотні залишки (наприклад, іони хлору) на іони OH-. У підсумку замість NaCl виходить H2O, а це і є опріснення. Подібним чином працюють деякі побутові фільтри водопровідної води (вони в основному розраховані на видалення солей кальцію, що призводить до пом'якшення води). Недолік іонообмінних систем - дорожнеча їх застосування для води з високим вмістом солей, тому для опріснення морської води їх практично не використовують. Нарешті, один з найсучасніших методів опріснення заснований на явищі зворотного осмосу, для чого потрібно лише продавити морську воду через спеціальні фільтруючі мембрани під досить високим тиском - 5-7 мегапаскалей (50-70 атмосфер).

Хоча зворотний осмос, мабуть, є на сьогодні енергетично найбільш ефективним методом опріснення морської води (вигідніше, мабуть, тільки нові розробки на основі всюдисущих вуглецевих нанотрубок, які не покинули поки, однак, стін лабораторій), він все ж вимагає істотних витрат енергії для роботи насосів високого тиску. Тому дуже вигідно об'єднувати опріснювальні установки з електростанціями, причому найкраще з атомними. У них високо температурні водяні контури поєднуються з великою кількістю недорогої електроенергії і відсутністю відходів (за винятком вимагає окремої утилізації відпрацьованого ядерного палива, яке ніяк не стикається з вторинними тепловими контурами, де циркулює вода).

З початку 2000-х років опріснення є стратегічним напрямком у розвитку ізраїльського водопостачання. Пілотні проекти існували і раніше, але 24 серпня 2005 року опріснення води в Ізраїлі вперше досягло значних для регіону масштабів. У цей день неподалік від Ашкелона (близько 40 кілометрів на південь від Тель-Авіва ) Була запущена найбільша в світі опреснительная установка на основі зворотного осмосу потужністю 100 мільйонів кубометрів на рік. Опріснення вода після додаткової реминерализации потрапляє безпосередньо у Загальноізраїльський водогін, а звідти - в південні регіони країни. Станція має 20 басейнів попереднього очищення, де морська вода звільняється від механічних забруднень, і 40 000 полімерних фільтрів, через які вона проганяється насосами високого тиску. Для роботи всього цього господарства необхідне джерело електроенергії потужністю 50 мегават, тому установка включає власну теплову електростанцію. Передбачається, що вона буде працювати на єгипетському природному газі, але поки його поставки не налагоджені і електрику забирається із загальної мережі. Проект вартістю 250 мільйонів доларів реалізований об'єднаними зусиллями французької компанії Veolia (частина Vivendi Group) і ізраїльської IDE Technologies. Остання, перш ніж приступити до реалізації проекту в Ашкелоні, вже побудувала 350 опріснювальних установок по всьому світу, з них 65 - тільки в Іспанії . Згідно з умовами тендеру отримана питна вода надходить державної компанії «Мекорот» (відповідає за водопостачання країни) за ціною 52,7 цента за кубометр - найнижчою в світі для опріснення води.

Але у ізраїльських проектів опріснення існує чимало противників, незважаючи на те що це шлях до автономності життєзабезпечення країни (а можливо, якраз саме тому). Противники опріснення наводять безліч сумнівних, а то і зовсім псевдонаукових доводів. Наприклад, стверджується, що опріснення вода відрізняється від звичайної ізотопним складом і тому може привести в довгостроковій перспективі до незворотних наслідків для людського організму. При цьому автори подібних заяв якось забувають про те, що дощові або підземні води, до яких у них немає претензій, відбуваються з водяної пари, що утворюється в основному за рахунок випаровування морської води сонячним теплом. По суті, вся наша планета працює як гігантська термальна опреснительная установка. Штучне опріснення нічим принципово не відрізняється від природного, крім хіба що відсутність природного мінералізації, але реминерализация опріснення води - давно відпрацьований технологічний процес.

Реальні причини такої запеклої критики, швидше за все, політичні. Ряд територій, на яких знаходяться джерела поповнення водоносних горизонтів Ізраїлю, оскаржуються їх жителями, охочими створити там незалежну державу. Але є й інші політичні сили, які прагнуть за всяку ціну вберегти цілісність території. У своєму протистоянні популярному в світовому співтоваристві плану ізраїльсько-палестинського розмежування вони використовують будь-які можливості. Зокрема, один з аргументів полягає в тому, що Ізраїль не виживе без знаходяться на спірних територіях джерел води. Введення в дію потужних опріснювальних установок може зняти і цей аргумент - звідси спроби викликати недовіру населення до опріснення води. Зрозуміло, прагнення захистити територіальну цілісність своєї країни гідно всілякої поваги, але приємним для цього методи повинні бути чесними і раціонально обґрунтованими, без опори на псевдонаукові заяви.

Колодязь в центрі підземного водного резервуару в Ханаані на Західному березі Йордану. Фото ALAMY / PHOTAS

Імпорт и найсуворіша економія

Незважаючі на всі зусилля, что докладаються, опріснення морської води залішається дорогим задоволений. Тому розглядаються и застосовуються кож и інші Способи водопостачання країни. Один з підходів - СКОРОЧЕННЯ споживання. Пропаганда Дбайливий Ставлення до води укупі з Впровадження водозберігаючіх технологій в промісловості та сільському господарстві Вже дает плоди: в останні 10 років сумарно споживання води в стране стало зніжуватіся. Інший шлях - использование альтернативних джерел прісної води в межах Ізраїлю. До таких належить збір паводкових вод, використання солонуватих підземних джерел, знезаражування (із застосуванням біотехнологій) і повторне використання стічних вод. Всім цим давно і успішно займаються як державні, так і приватні компанії. В результаті в сільському господарстві частка повторно використовуваних стічних вод зросла за останні роки в кілька разів.

І, нарешті, прісну воду можна просто імпортувати. Існує кілька проектів такого роду. Найвідоміший з них - покупка води у Турции , Яка ще в 1980-х роках запропонувала побудувати Відвід світу для перекидання стоку річок Гейхан і СЕЙЯ в Сірію , Йорданію , Палестину , Ізраїль , Кувейт , Саудівську Аравію , ОАЕ и Катар . Відповідну угоду з Ізраїлем, що передбачає поставку 50 мільйонів кубометрів на рік, вже укладено. Але навіть самі сторони визнають його політичним, а не економічним. Ціна води з урахуванням транспортних витрат складе близько 1 долара за кубометр - вдвічі дорожче опріснення. З іншого боку, цей проект може відкрити шлях до подальшого економічного співробітництва між двома країнами. Ізраїль також виявив бажання купувати води Нілу у Єгіпту , Але ця угода вимагає схвалення інших країн, що мають доступ до нільських басейну, зокрема Судану , З яким у Єгипту укладено угоду про квоти на використання нільської води. Отримати ж таку згоду в нинішніх політичних умовах буде дуже непросто.

Доля існуючих джерел прісної води в Ізраїлі також до сих пір не цілком ясна. Як відомо, жителі оспорюваних територій не проти повернути їх під власне державне управління, а разом з ними - і воду. Жителі сектора Газа, наприклад, претендують не тільки на весь прибережний водоносний горизонт цієї території (вже, втім, вкрай низької якості), але і на грошові компенсації від Ізраїлю за несправедливий, на їхню думку, розділ водних ресурсів. Позиція палестинців полягає в тому, що цієї, найбільш густонаселеною, частини регіону повинна відійти квота водних ресурсів всього Ізраїлю пропорційно чисельності жителів, незалежно від їх вкладу в промислову експлуатацію і відновлення водоносних горизонтів. Інша проблема пов'язана з Сірією , Яка відмовляється підписувати мирний договір з Ізраїлем до тих пір, поки їй не будуть повернуті Голанські висоти, включаючи всі джерела води. Якщо допустити, що ці плани здійсняться, Ізраїль втратить половину своїх водних ресурсів, що може спричинити катастрофічні наслідки. Можливо, це одна з причин, через які опріснення води стало стратегічною державною програмою. Просто про всяк випадок.