เนื้อหาวันที่ : 2006-02-18 02:47:55 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 5096 views

เทคโนโลยีการผลิตน้ำจืดจากทะเล

น้ำจืดที่ผลิตได้ จะนำไปผสมกับน้ำที่เจาะขึ้นมาจากใต้ดิน จากนั้นจึงเติมแร่ธาตุและคลอรีนฆ่าเชื้อก่อนส่งเข้าท่อจ่ายน้ำ ถูกแจกจ่ายไปยังบ้านเรือนต่างๆ

 

การ "กลั่น" และ กระบวนการ "รีเวอร์ส ออสโมซิส" เป็นเทคนิคที่กำลังแข่งขันกันอยู่ในด้านธุรกิจการผลิตน้ำจืดจากทะเล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตลาดเมดิเตอเรเนียนและตะวันออกกลาง ซึ่งมีบริษัทSaur, Degr? mont และ Sidem ครองตลาดอยู่

 

ณ มุมหนึ่งของพื้นที่นี้ มี "Emalsa" รัฐวิสาหกิจระดับเทศบาล ซึ่งบริษัท Saur เข้าถือหุ้นใหญ่ 66% และมี Unelco (Union Electrica de Canarias SA) เป็นผู้ให้การสนับสนุน ทำหน้าที่ผลิตน้ำจืดสนองความต้องการของประชากรในเมือง Las Palmas ซึ่งเป็นเมืองใหญ่อันดับ 8 ของสเปน ตั้งอยู่บนเกาะ Canary

 

"สิ่งที่โรงงานทำได้เป็นความมหัศจรรย์ เพราะนอกจากน้ำทะเลแล้ว ที่นี่ไม่มีแหล่งน้ำอื่นอีกเลย" Michel Louis ผู้อำนวยการฝ่ายการค้าและการเงินบริษัท Emalsa กล่าว

 

โรงงานของ Emalsa สามารถผลิตน้ำจืดสนองความต้องการของประชากร 370,000 คนในเมือง Las Palmas ได้ถึง 76% ในทุกฤดู และเพิ่มเป็น 80% ในช่วงฤดูแล้ง 

 

น้ำจำนวน 20 ล้านลูกบาศก์เมตร ถูกแจกจ่ายไปยังบ้านเรือนต่างๆ เพื่อทดแทนปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมาน้อย รวมถึงทดแทนน้ำจืดจากแหล่งน้ำต่างๆ เช่น ในเขื่อนหรือใต้ดิน ที่มักจะปนเปื้อนสารพิษที่มาจากการเกษตรกรรม

 

โดยน้ำทะเลที่ Emalsa ดูดขึ้นมานั้น จะถูกนำไปผ่านเครื่องทำน้ำจืด 3 เครื่อง เครื่องแรกมีหลายขั้นตอน เริ่มจากการทำให้กลายเป็นไอ แล้วไอน้ำนั้นก็จะไปผ่านกระบวนการควบแน่นหลายครั้ง ตามปรากฎการณ์ Enthalpy Jumps ซึ่งก็คือการลดลงของอุณหภูมิและความดัน อันทำให้เกิดพลังงาน โดยส่วนหนึ่งของพลังงานจะถูกนำกลับมาใช้ และส่วนที่เหลือจะถูกนำไปขาย

 

ขณะที่เครื่องที่สองจะใช้ก็ต่อเมื่อมีความต้องการใช้น้ำสูง ส่วนเครื่องสุดท้ายจะใช้กระบวนการรีเวอร์ส ออสโมซิส ที่ใช้เมมเบรนในการกรองน้ำเค็ม น้ำจืดที่ผลิตได้ จะนำไปผสมกับน้ำที่เจาะขึ้นมาจากใต้ดิน จากนั้นจึงเติมแร่ธาตุและคลอรีนฆ่าเชื้อก่อนส่งเข้าท่อจ่ายน้ำ ซึ่งขณะนี้โรงงาน Emalsa กำลังอยู่ระหว่างปรับปรุงเพื่อให้โรงงานสามารถผลิตน้ำได้ถึง 100 ลูกบาศก์เมตรต่อวันในปลายปีนี้

 

รูปที่ 1 : หนึ่งในโรงงานผลิตน้ำจืดด้วยกระบวนการรีเวอร์ส ออสโมซิสของ Degr?mont ขนาด 39,000 ลูกบาศก์เมตรต่อวันที่เมือง Palma de Majorque

 

เหนือขึ้นมาทางตะวันออกของสเปน กลางทะเลเมดิเตอเรเนียน บริษัท Degr? mont Espagne (กลุ่มบริษัท Suez-Lyonnaise-des-Eaux) ก็ได้ตั้งโรงงานผลิตน้ำจืดที่ใหญ่ที่สุดโรงหนึ่งของยุโรป ชื่อ "Son Tugotes" ขึ้นมาที่เมือง Palma de Majorque เพื่อตอบสนองความต้องการน้ำดื่มบนเกาะ และโรงงานดังกล่าว ก็สนองความต้องการได้อย่างดี โดยสามารถผลิตน้ำจากกระบวนการรีเวอร์ส ออสโมซิสได้ถึงกว่า 30,000 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน  

 

น้ำทะเลที่ถูกดูดขึ้นมานั้น จะนำไปผ่านขั้นตอนการตกตะกอนและการกรอง ก่อนจะส่งเข้าเครื่องรีเวอร์ส ออสโมซิสที่ประกอบด้วยโมดุลรูปเกลียวสองระดับจำนวน 2,058 อัน โดยแต่ละโมดุลจะได้รับน้ำผ่านทางเครื่องสูบแรงดันสูงที่สูบน้ำผ่านปริมาณ 280 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง ที่แรงดัน 25 บาร์

 

นอกจากนี้ Degr? mont ยังพัฒนากำลังผลิต ด้วยการก่อสร้างสถานีผลิตน้ำใกล้ๆ ชายฝั่งอีกแห่งหนึ่ง ซึ่งเมื่อแล้วเสร็จจะสามารถสูบน้ำทะเลมาทำเป็นน้ำจืดได้ถึง 42,000 ลูกบาศก์เมตรต่อวันด้วย

 
ตลาดที่เติบโต
ปัจจุบัน มีโรงงานทำน้ำจืดจากทะเลแล้ว 12,500 แห่งทั่วโลก สามารถผลิตน้ำได้ 20 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อวัน หรือคิดเป็น 1% ของน้ำดื่มที่ผลิตได้ในโลก
 

กลุ่มบริษัท Vivendi ได้ทำการประเมินโดยใช้ข้อมูลสถานการณ์การขาดแคลนน้ำอย่างต่อเนื่องในประเทศต่างๆ และความต้องการที่เพิ่มขึ้นของประเทศในเขตร้อนต่างๆ ในเขตตะวันออกกลาง เอเชีย และทะเลแคริบเบียน พบว่า ราคาของอุปกรณ์และเครื่องมือการผลิตน้ำจืดจากทะเลที่ลดลง อาจนำไปสู่การเพิ่มปริมาณการผลิตเป็นสองเท่า นั่นก็หมายความว่าจะเกิดตลาดที่มีมูลค่าถึง 70 พันล้านดอลลาร์ในอีก 20 ปีข้างหน้าแน่! เพราะเพียงแค่ 5 ปีข้างหน้านี้ ก็ได้มีการตั้งงบประมาณการลงทุนสร้างสถานีผลิตน้ำจากทะเลเพื่อผลิตน้ำให้ได้ 5.3 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อวันไปแล้วถึง 10 พันล้านดอลลาร์!!

 

"อุปกรณ์เครื่องมือต่างๆ สำหรับโรงงานมีราคาถูกลง ขณะที่กระแสการแปรรูปรัฐวิสาหกิจก็ขยายตัวอย่างต่อเนื่อง" Philippe Kessier ประธานบริษัท Sidem หนึ่งในสาขาของ Vivendi กล่าว"การเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ทำให้หน่วยงานระดับท้องถิ่นและบริษัทรัฐวิสาหกิจพบว่า การผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่เป็นไปได้ในการตอบสนองความต้องการใช้น้ำสำหรับการบริโภค"

 

ปัจจุบัน "Sidem" เป็นบริษัทอันดับสองของโลกด้านการผลิตน้ำจืดจากทะเลด้วยกระบวนการความร้อน มีการสูบน้ำทะเลเข้าสู่ขั้นตอนการทำน้ำจืดรวม 1,220 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อวัน เปิดดำเนินการมาแล้วกว่า 25 ปี มีบุคลากร 80 คน สร้างโรงงานผลิตน้ำจืดมาแล้ว 450 แห่ง ปัจจุบันมีสำนักงานถาวรอยู่ที่อาบู ดาบี และทริโปลี (ลิเบีย) มีบริษัทลูกชื่อ "Ucdem" ในเขตทะเลแคริบเบียน และมีผลประกอบการรวม 350 ล้านฟรังก์ต่อปี 

 
Multi-Flash และ MED

Sidem มีอุปกรณ์ทำน้ำจืด 2 แบบ แบบที่หนึ่งเรียกว่า "กระบวนการขยายตัวต่อเนื่อง" (Successive Expansions) หรือที่เรียกง่ายๆ ว่า Multi-Flash ส่วนแบบที่สองเรียกว่า MED (Multiple Effect Distillation) แบบมีและไม่มีการอัดไอน้ำ

 

รูปที่ 2 : ระบบการกลั่นแบบ Multiple-Effect พร้อมเครื่องอัดไอน้ำของ Sidem ที่ RAS AL KHAIMA กรุงอาบูดาบี

 

ในระบบ Multi-Flash น้ำทะเลจะไหลผ่านเซลล์ชั้นต่างๆ ที่มีแรงดันต่ำลงๆ เรื่อยๆ ขณะที่น้ำไหลผ่านเซลล์ น้ำจะปล่อยไอน้ำออกมาเพื่อปรับความสมดุลที่เปลี่ยนไปตามแรงดัน เทคโนโลยีชนิดนี้ สามารถนำไปใช้สร้างโรงงานขนาดใหญ่ได้ แต่ก็ยังมีปัญหาด้านความสมดุลของพลังงาน

 

ในระบบ MED จะมีการติดตั้งเครื่องทำให้เป็นไอน้ำและเครื่องควบแน่นไว้หลายชุดด้วยกัน ดังนั้น ความร้อนจากการควบแน่นจะถูกนำไปใช้ซ้ำ ครั้งแล้วครั้งเล่า ซึ่งการพัฒนาเทคนิคดังกล่าว ยังติดปัญหาอยู่ที่การก่อตัวของหินปูน

 

อย่างไรก็ตาม การจำกัดขนาดของโรงงาน การกำหนดอุณหภูมิของน้ำให้อยู่ที่ 65 องศาเซลเซียส และการใช้สารต่อต้านการเกิดหินปูน ก็ทำให้แก้ปัญหาดังกล่าวได้ จนบัดนี้ กระบวน MED ของ Sidem สามารถผลิตน้ำได้ 23,000 ลูกบาศก์เมตรต่อยูนิตแล้ว!

 

"เราสามารถสังเกตเทคนิคคู่แข่งด้านการทำน้ำทะเลให้เป็นน้ำจืด 2 เทคนิคสำคัญบนตลาด กล่าวคือ เทคนิคความร้อน หรือ การกลั่น ที่มีอยู่ราว 2 ใน 3 ของตลาด และเทคนิคการใช้เมมเบรน หรือรีเวอร์ส ออสโมซิส ที่มีอยู่ 1 ใน 3 ของตลาด"

 

เทคนิค MED เมื่อใช้ร่วมกับคอมเพรสเซอร์ถือว่าเป็นเทคนิคที่เหมาะสมที่สุด เพราะมีข้อดีโดดเด่นกว่าแบบอื่น ในเรื่องต้นทุนก็อยู่ในระดับพอรับได้ อีกทั้งในส่วนของกระบวนการก็มีประสิทธิภาพสูง น้ำที่ถูกสูบก็ไม่จำเป็นต้องมีคุณภาพสูงมากนัก ทำให้ไม่ต้องปรับสภาพน้ำกันหลายขั้น ซึ่งแน่นอนว่ามันช่วยลดค่าใช้จ่ายในการผลิตได้เป็นอย่างดี

 

อย่างไรก็ตาม แม้ว่ากระบวนการรีเวอร์ส ออสโมซิส ที่ใช้วิธีอัดน้ำให้ไหลผ่านเมมเบรนกึ่งกันน้ำ (Semi-permeable) จะต้องมีกระบวนการปรับสภาพน้ำเพื่อกำจัดสารแขวนลอยกันหลายขั้น และต้องใช้ความรู้ความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านอยู่พอตัว แต่มันก็มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่ากระบวนการ MED เพราะความที่มีขนาดเล็ก ทั้งยังมีความยืดหยุ่นกว่า สามารถติดตั้งระบบอัตโนมัติได้ง่ายกว่า และการช่วยประหยัดพลังงานได้มากกว่าของมันนั่นเอง!

 
เครื่องควบแน่นประหยัดพลังงาน   

น้ำทะเลเมื่อกลายเป็นไอ ต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก กล่าวคือ น้ำ 1 กิโลกรัม เมื่อกลายเป็นไอ ต้องใช้พลังงานถึง 540 กิโลแคลอรี่ ทั้งๆ ที่ระบบระเหยและกลั่นตัวในยุคแรกใช้ประโยชน์จากพลังงานความร้อนที่เกิดจากกระบวนการผลิตเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และเพื่อไม่ให้เสียพลังงานไปโดยเปล่าประโยชน์ จึงได้มีการพัฒนาเทคนิคใหม่ๆ ขึ้นมาอยู่ตลอด          

 
เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมนักวิจัยจาก Chemical Engineering Sciences Laboratory สังกัดศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แห่งชาติ หรือ CNRS ที่เมือง Nancy ได้ร่วมกับศูนย์วิจัยน้ำสากล Nancy พัฒนา Falling Film Plate Evaporator-Condenser แบบประหยัดพลังงานมาก
 

โครงสร้างอุปกรณ์ดังกล่าว ประกอบด้วยแผ่นเหล็ก 2 แผ่น สูง 2 เมตร กว้าง 1 เมตร ประกบอยู่บนกรอบโพลีโพรพิลีนหนา 2 เซนติเมตร โดยกำหนดให้น้ำทะเลที่ไหลผ่านบนแผ่นเหล็ก ได้รับความร้อนจากเครื่องควบแน่นที่อยู่ใกล้ๆ

 
กระบวนการแบบใหม่นี้ ทำให้สามารถผลิตน้ำสะอาดได้เกือบ 25 กิโลกรัมต่อชั่วโมง โดยมีอัตราการระเหยของน้ำทะเลที่ 10 - 50%!!
 

ด้วยผลลัพธ์ที่น่าทึ่ง กอปรกับคุณสมบัติด้านความยืดหยุ่น ประกอบง่าย และสามารถควบคุมดูแลโดยคนงานทั่วไป เลยทำให้ระบบดังกล่าวได้รับรางวัล European Grand Prix จากกองทุนเพื่อการพัฒนา Altran ไปในปีที่แล้ว

 

นี่แค่เพียงสงครามย่อยของน้ำแต่ละหยด.. ที่น้อยคนจะสำนึกว่ากว่าจะได้มันมา ต้องแลกกับอะไรไม่รู้อีกตั้งเท่าไหร่??? ผิดกับเรื่องที่ว่าใครจะได้ประโยชน์จากการนำทรัพยากรมาขาย.. ทำไม?? ไม่เห็นทำลืม!!

 

ขอขอบคุณ : French Technology Press Office ในการเอื้อเฟื้อข้อมูล