Desalination for Sea2H2 & Drinking Water to Save the World
“…..การแยกเกลือออกจากน้ำ Desalination หรือการกลั่น และการกรอง คือ กระบวนการที่นำส่วนประกอบของแร่ธาตุ Mineral Components ออกจากน้ำเกลือ Saline Water….”
โดยทั่วไป การแยกเกลือออกจากน้ำ Desalination หมายถึง การกำจัดเกลือ และแร่ธาตุออกจากสารเป้าหมาย เช่นเดียวกับการแยกเกลือออกจากดิน ซึ่งเป็นปัญหาสำหรับการเกษตร .. น้ำเค็ม Saltwater โดยเฉพาะน้ำทะเล Seawater สามารถที่จะนำเข้ากระบวนการแยกเกลือ และสิ่งเจือปน รวมทั้งแร่ธาตุที่ไม่ต้องการออกมาได้ด้วยแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy : RE เพื่อผลิตน้ำสะอาดที่เหมาะสมสำหรับการอุปโภคบริโภค เกษตรกรรม อุตสาหกรรม หรือการชลประทานของมนุษย์ชาติ ..
ผลพลอยได้จากกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำ Desalination คือ เกลือ น้ำเกลือ หรือสารละลายเกลือ Brine .. การแยกเกลือ หรือน้ำออกจากน้ำทะเล Desalination of Seawater ถูกประยุกต์ใช้งานในเรือเดินสมุทร และเรือดำน้ำมาก่อนหน้านี้นานแล้ว .. ความสนใจล่าสุดในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination นั้น มุ่งเน้นไปที่การจัดหาน้ำจืดที่คุ้มค่าเชิงเศรษฐกิจสำหรับกิจกรรมมนุษย์ชาติ นอกจากน้ำเสียที่นำกลับมาใช้ใหม่แล้ว พวกมันยังถือเป็นหนึ่งในแหล่งน้ำสำคัญที่ไม่ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำฝนอีกด้วย รวมถึง การผลิตน้ำดื่ม Drinking Water ที่สะอาดปลอดภัย และการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 Production สำหรับการเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition เพื่อปกป้องอนาคตของโลกใบนี้ไว้ ..
เนื่องจากอัตราความสิ้นเปลืองพลังงาน Energy Consumption ที่ต้องใช้ในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล หรือหมายถึงการแยกน้ำออกจากน้ำทะเล Seawater Desalination โดยทั่วไป ต้องใช้พลังงานประมาณ 3-5 KWh/m3 และมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการผลิตน้ำสะอาดจากน้ำจืดบนผิวดิน อ่างเก็บน้ำ แหล่งน้ำบนแผ่นดิน หรือน้ำบาดาล ที่ใช้พลังงานเพียง 0.2 KWh/m3 เท่านั้น รวมทั้งการรีไซเคิลน้ำ Water Recycling และการอนุรักษ์น้ำ Water Conservation ก็มีระดับการใช้พลังงานที่ต่ำกว่ามากด้วยเช่นกัน .. ทั้งนี้ หากเลือกใช้กระบวนการกลั่นน้ำด้วยแล้ว ค่าใช้จ่าย และความสิ้นเปลืองพลังงาน Energy Consumption เพื่อผลิตน้ำบริสุทธิ์นั้น จะยิ่งพุ่งสูงขึ้นไปกว่านี้อีกมาก ..
อย่างไรก็ตาม แม้การแยกน้ำสะอาดออกจากน้ำทะเล Seawater Desalination จะใช้พลังงาน และมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการปรับสภาพน้ำจืดในแหล่งน้ำบนแผ่นดินทั่วไปก็ตาม แต่ทางเลือกที่ง่าย และสะดวกกว่าเหล่านี้ อาจมิได้มีอยู่เสมอไปในบางพื้นที่อีกมากมาย เช่น เกาะแก่งในทะเล พื้นที่ชายฝั่ง หรือพื้นที่ห่างไกลแห้งแล้ง เช่น ทะเลทราย รวมทั้งปัญหาด้านงบประมาณภาครัฐ และเงินทุนสำรองที่มีอยู่อย่างจำกัดของชุมชนในพื้นที่ ก็อาจจะนำไปสู่การขาดแคลนน้ำดื่ม น้ำสะอาด เพื่อการอุปโภคบริโภค และเกษตรกรรมเพื่อการผลิตอาหารได้ ซึ่งถือเป็นปัญหาสำคัญทั่วโลกในปัจจุบันด้วยเช่นกัน ..
ดังนั้น คาดหมายได้ว่า เพื่อให้การต่อสู้กับวิกฤติสภาพอากาศ Climate Crisis รวมทั้งการลดปัญหาขาดแคลนน้ำ Water Scarcity ของมนุษยชาติไปพร้อมด้วย ให้สามารถบรรลุเข้าสู่เป้าหมายตามแผนงานที่วางไว้ได้นั้น การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Seawater Desalination ด้วยการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy : RE จากพลังแห่งธรรมชาติที่เป็นพลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์ Wind & Solar Energy จึงกลายเป็นทางเลือกที่น่าสนใจที่สุดสำหรับอนาคตการผลิตน้ำสะอาด Clean Water, น้ำดื่ม Drinking Water และไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen เพื่อกอบกู้โลกใบนี้ไว้ให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
กระบวนการแยกน้ำออกจากน้ำทะเลSeawater Desalination Processes มักจะขับเคลื่อนด้วย 2 วิธีหลักได้แก่ การใช้พลังงานความร้อน Thermal ในกรณีของการกลั่น และการประยุกต์ใช้กระบวนรีเวิร์สออสโมซิส Reverse Osmosis Process ซึ่งกำลังได้รับการยอมรับอย่างมากในปัจจุบันสำหรับการผลิตน้ำดื่ม Drinking Water ปริมาณมากในพื้นที่ห่างไกลที่ขาดแคลนแหล่งน้ำจืดเพื่อการอุปโภคบริโภคของผู้คน การเกษตร และกำลังถูกใช้สำหรับการผลิตไฮโดรเจน Green Hydrogen จากน้ำทะเล หรือ Sea2H2 ไปพร้อมด้วยสำหรับอนาคตระบบพลังงานจากนี้ไป เป็นต้น ..
ด้วยสถานภาพในปัจจุบัน พบว่า ผู้คนทั่วโลกกว่า 4 พันล้านคน ยังคงเผชิญกับปัญหาการขาดแคลนน้ำ Water Scarcity .. หมู่เกาะ และพื้นที่ชายฝั่ง เสี่ยงต่อภัยแล้งรุนแรง พบเห็นได้อยู่ทั่วไป .. กุญแจสำคัญในการปลดล็อคปัญหาขาดแคลนน้ำเหล่านี้ ได้แก่ การประยุกต์นำน้ำจืดส่วนเกินมากมายที่อยู่ในทะเล และมหาสมุทร ออกมาใช้ประโยชน์ .. อย่างไรก็ตาม การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล หรือการแยกน้ำสะอาดออกมานั้น เป็นการดำเนินการที่มีราคาแพง รวมทั้งจำเป็นต้องใช้พลังงานปริมาณมาก และด้วยอัตราพลังงานสูง ..
ทั้งนี้ ข้อมูลการเข้าถึงแหล่งน้ำจาก UN Water ชี้ให้เห็นว่า ผู้คนเพียง 89% ทั่วโลกเท่านั้น สามารถเข้าถึงน้ำจากแหล่งที่เหมาะสำหรับดื่ม หมายถึง แหล่งน้ำที่ได้รับการปรับสภาพแล้ว .. ใน Sub-Saharan Africa การเข้าถึงน้ำดื่มอยู่ในช่วง 40-80% ของประชากร .. ผู้คนเกือบ 4.2 พันล้านคนทั่วโลกเข้าถึงน้ำประปาได้ ในขณะที่อีก 2.4 พันล้านคน เข้าถึงบ่อน้ำ หรือก๊อกน้ำสาธารณะ .. องค์การอนามัยโลก World Health Organization ถือว่า การเข้าถึงน้ำดื่มที่ปลอดภัย Safe Drinking-Water เป็นสิทธิมนุษยชนขั้นพื้นฐาน Basic Human Right ที่ภาครัฐในทุกประเทศจะละเลยมิได้ ..
อย่างไรก็ตาม ยังมีผู้คนราว 1-2 พันล้านคนขาดน้ำดื่มที่ปลอดภัย ซึ่งเป็นปัญหาที่ทำให้มีผู้เสียชีวิตเฉลี่ยประมาณมากถึง 30,000 คนต่อสัปดาห์ .. มีผู้คนอีกมากมายที่ต้องเสียชีวิตจากน้ำดื่มที่ไม่ปลอดภัยมากกว่าการเสียชีวิตจากสงครามเสียอีก คือ ประเด็นที่ Ban Ki-Moon อดีตเลขาธิการสหประชาชาติ U.N. Secretary-General กล่าวไว้เมื่อปี 2553 ..
ปัญหาขาดแคลนน้ำ Water Scarcity ที่สะอาดปลอดภัยเพียงพอสำหรับอุปโภคบริโภค Clean Water และแนวคิดการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen ..
โดยมาตรฐานทั่วไปนั้น Water Scarcity & Shortages หมายถึง การขาดแคลนน้ำ ซึ่งสถาบันการจัดการแหล่งน้ำสากล International Water Management Institute : IWMI ได้แบ่งการขาดแคลนน้ำไว้ 2 ประเภท ได้แก่ การขาดแคลนน้ำเชิงกายภาพ Physical Water Scarcity และการขาดแคลนน้ำเชิงเศรษฐกิจ Economic Water Scarcity ..
การขาดแคลนน้ำเชิงกายภาพ Physical Water Scarcity หมายถึง การใช้น้ำที่มากเกินกว่าระดับที่ยั่งยืน หรือหมายถึงน้ำ 75% ถูกนำไปใช้ในภาคเกษตรกรรม อุตสาหกรรม หรือครัวเรือน ซึ่งจะทำให้เกิดภาวะขาดแคลนน้ำในอนาคต .. ขณะที่ การขาดแคลนน้ำเชิงเศรษฐกิจ Economic Water Scarcity คือ สภาวะที่มีการใช้น้ำน้อยกว่า 25% ของแหล่งน้ำที่มีอยู่เนื่องจากความล้มเหลวในการจัดการน้ำ หรือขาดโครงสร้างพื้นฐานในการกระจายการเข้าถึงแหล่งน้ำอย่างเท่าเทียม ..
ทั้งนี้ แม้โลกจะถูกปกคลุมด้วยน้ำถึง 70% ของพื้นที่ทั้งหมด แต่มีทรัพยากรน้ำที่เป็นน้ำจืด Fresh Water ที่สามารถใช้ดื่มกิน อุปโภคบริโภคในครัวเรือน และทำการเกษตรได้ มีอยู่เพียงแค่ 3% เท่านั้น และ 2 ใน 3 ของน้ำจืดทั้งโลกนั้น อยู่ในรูปของธารน้ำแข็ง หรือไม่สามารถนำมาใช้อุปโภคบริโภคโดยตรงได้ ..
ข้อมูลจาก UN Water เปิดเผยข้อมูลสถานการณ์การใช้น้ำในปัจจุบันว่า 72% ของปริมาณน้ำจืดทั้งหมด ถูกนำไปใช้ในภาคการเกษตร รองลงมา คือ 16% ถูกใช้ในครัวเรือนกับภาคบริการ และใช้เพื่อภาคอุตสาหกรรม อยู่ที่ 12% ..
ปัจจุบัน ประชากรโลกประมาณ 2.3 พันล้านคน อาศัยอยู่ในประเทศที่มี ‘ความเครียดเรื่องน้ำ’ หรือ ‘Water Stresses’ ซึ่งเป็นคำที่ใช้อธิบายเมื่อความต้องการน้ำมีมากกว่าปริมาณน้ำที่มีอยู่ในช่วงเวลาหนึ่ง และเมื่อน้ำมีคุณภาพต่ำ หรือมีการจำกัดการใช้น้ำด้วยมาตรการเข้มงวด หมายถึง พื้นที่ที่มีการใช้น้ำจากแหล่งน้ำจืดที่จะต้องนำกลับมาใช้ใหม่ให้ได้ 25% หรือมากกว่า เพื่อกิจกรรมทางเศรษฐกิจ มิฉะนั้นจะไม่มีน้ำเพียงพอสำหรับกิจกรรมทางเศรษฐกิจ และสังคมในพื้นที่ .. ข้อมูลจาก UN Water ชี้ว่า ทวีปแอฟริกาเหนือ พบสถานการณ์ความเครียดเรื่องน้ำอยู่ในระดับวิกฤติ และทวีปเอเชียใต้ รวมทั้งเอเชียกลาง มีระดับความเครียดเรื่องน้ำอยู่ในระดับสูง ..
วิกฤติสภาพอากาศ Climate Crisis ส่งผลกระทบต่อเนื่องทำให้แหล่งน้ำบนผิวโลก เช่น แม่น้ำ ทะเลสาบ อ่างเก็บน้ำ และชั้นหินอุ้มน้ำ ค่อย ๆ แห้งเหือดไป หรืออาจมีการปนเปื้อนของมลพิษมากเกินกว่าจะนำมาใช้ได้อย่างปลอดภัย .. ระบบนิเวศชุ่มน้ำของโลกหายไปมากกว่าครึ่ง ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ขณะที่หลายพื้นที่ยังคงทำการเกษตรรูปแบบเดิมที่ใช้น้ำปริมาณมหาศาล และขาดประสิทธิภาพ .. การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ Global Warming ที่ทำให้อุณหภูมิโลกเพิ่มสูงขึ้น ส่งผลกระทบรุนแรงต่อระบบนิเวศวิทยา และวัฎจักรน้ำตามธรรมชาติ ทำให้เกิดปัญหาการขาดแคลนน้ำ และภัยแล้งในหลายพื้นที่ รวมทั้งน้ำท่วมในบางพื้นที่ไปพร้อมด้วยเช่นกัน ..
ด้วยอัตราการบริโภคอุปโภคน้ำจืดที่เพิ่มขึ้นในปัจจุบัน ประกอบกับจำนวนประชากรที่เพิ่มสูงขึ้นเรื่อย ๆ รวมทั้งผลกระทบการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ .. นักวิทยาศาสตร์ในหลายสถาบัน คาดการณ์ว่า ภายในปี 2568 ประชากรจำนวนอาจมากถึง 2 ใน 3 ของโลก จะต้องเผชิญกับสถานการณ์การขาดแคลนน้ำรุนแรงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ หากไม่ดำเนินมาตรการอย่างใดอย่างหนึ่งโดยเร่งด่วนจากนี้ไป .. อย่างไรก็ตาม พวกเขา เชื่อมั่นว่า น้ำทะเล Seawater ในมหาสมุทร Ocean คือ หนึ่งในคำตอบอนาคตแหล่งน้ำ และแหล่งพลังงานของมนุษยชาติที่สมเหตุสมผลที่สุด ซึ่งหมายถึง การแยกน้ำสะอาดออกจากน้ำทะเล Seawater Desalination จะแพงเกินไปนั้นไม่ได้ ..
การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination of Seawater ด้วยกระบวน Reverse Osmosis ..
ข่าวสารเกี่ยวกับผลกระทบจากความแห้งแล้งรุนแรงในหลายพื้นที่ทั่วโลก ทำให้ต้องกลับมาฉุกคิดว่า ทำไมมนุษยชาติ ไม่ใช้ประโยชน์จากน้ำทะเลในมหาสมุทรให้มากกว่านี้ .. เป็นที่แน่นอนว่า เหตุผลประการแรก ได้แก่ การที่น้ำทะเลมีรสเค็ม สอง น้ำเค็มไม่เหมาะสำหรับดื่ม หรือปลูกพืช และเหตุผลประการที่สาม ได้แก่ พวกเราไม่สามารถเอาเกลือออกจากน้ำทะเลได้ Take the Salt out of Water เช่นเดียวกับที่ไม่สามารถแยกน้ำตาลออกจากชาได้ Dissolve the Sugar out of your Tea หรือว่าจะมีผู้ใดจะสามารถทำได้โดยง่าย .. ทั้งนี้ ด้วยความเป็นจริงแล้ว การนำน้ำในมหาสมุทรมาใช้อุปโภคบริโภคเหมือนเช่นแหล่งน้ำจืดบนแผ่นดินนั้น มิได้ง่ายเลย และอาจต้องใช้พลังงานมหาศาล
อย่างไรก็ตาม กระบวนรีเวิร์สออสโมซิส Reverse Osmosis คือ หนึ่งในกระบวนการที่ทำให้การแยกน้ำ และเกลือออกจากน้ำทะเล หรือการกำจัดเกลือออกจากน้ำทะเล Removing Salt from Seawater เพื่อผลิตน้ำดื่ม Drinking Water ที่มีปริมาณเกลือไม่เกิน 0.01% ด้วยราคาที่เหมาะสมนั้น เป็นไปได้ .. นอกจากนั้น Reverse Osmosis ยังถูกใช้สำหรับการรีไซเคิล Recycling, การบำบัดน้ำเสีย Wastewater Treatment และสามารถผลิตพลังงาน Produce Energy ได้อีกด้วย ..
ปัญหาน้ำ Water ได้กลายเป็นภัยคุกคามร้ายแรงอย่างยิ่งในระดับโลก Extremely Pressing Global Threat .. ด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ Climate Change ทำให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน ได้แก่ น้ำไหลหลาก น้ำท่วมฉับพลันในบางพื้นที่ ความแห้งแล้งที่ขยายตัวในวงกว้าง ระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น ขณะที่ทั่วโลกต้องเผชิญกับพายุที่รุนแรงขึ้นเรื่อย ๆ อุ้มน้ำได้มากขึ้นด้วยพลังงานมหาศาลจากอุณหภูมิโลกที่ร้อนขึ้น ..
นอกจากนี้ ภัยคุกคามจากการมีจำนวนประชากรมากเกินไป ขณะที่ความต้องการ และมลภาวะซึ่งประชากรที่เพิ่มสูงขึ้นเหล่านี้นำมา รวมทั้ง ปัญหาการขาดแคลนน้ำสะอาดสำหรับการอุปโภคบริโภค และการเกษตร .. ทั้งนี้ น้ำ ได้กลายเป็นหนึ่งในปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมสำคัญยิ่งที่จะต้องมีการบริหารจัดการอย่างระมัดระวังสำหรับอนาคตของมนุษยชาติจากนี้ไปพร้อมด้วย ..
ระบบจัดการน้ำ ระบบประปา และโรงงานบำบัดน้ำเสีย Water Treatment Plants & Systems หลายแห่งทั่วโลก กำลังปรับไปใช้ระบบรีเวิร์สออสโมซิส Reverse Osmosis เพื่อแก้ไขข้อกังวลบางประการสำหรับการแยกน้ำออกจากน้ำทะเล หรือ Desalination of Seawater เพื่อผลิตน้ำดื่ม Drinking Water ให้เพียงพอต่อความต้องการของผู้คน .. ตัวอย่างในเมืองเพิร์ท Perth ประเทศออสเตรเลีย Australia โดยเฉพาะพื้นที่แห้งแล้ง แต่ล้อมรอบด้วยทะเล พบว่า เกือบ 17% ของน้ำดื่มในพื้นที่เหล่านั้น คือ น้ำสะอาดจากน้ำทะเลที่มาจากโรงงานรีเวิร์สออสโมซิส Reverse Osmosis Plant .. ปัจจุบัน ทั่วโลก มีโรงงานแยกเกลือ หรือน้ำออกจากน้ำทะเล Desalination Plants ทั้งที่ใช้พลังงานความร้อนในการกลั่น และโรงงานที่ใช้กระบวน Reverse Osmosis หรือวิธีการอื่นๆ รวมทั้งสิ้นแล้วมากกว่า 20,000 แห่งทั่วโลก ตามรายงานล่าสุดของ International Desalination Association ..
แม้การรู้ว่า Reverse Osmosis สามารถเปลี่ยนน้ำทะเลเป็นน้ำดื่มได้นั้น ยอดเยี่ยม และมีประโยชน์มาก แต่สิ่งที่เราจำเป็นต้องเข้าใจจริง ๆ ก็คือ กระบวนการนี้เกิดขึ้น และทำงานได้อย่างไร ..
โดยทั่วไป รีเวิร์สออสโมซิส Reverse Osmosis คือ การย้อนกลับของกระบวนออสโมซิสซึมผ่านที่ทำให้สามารถเอาเกลือออกจากน้ำทะเลได้ ซึ่งเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination .. พวกมันใช้แรงดันสูง High Pressure และเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่าน Semipermeable Membrane เพื่อกรองเกลือ และสิ่งเจือปนอื่น ๆ ออกจากน้ำทะเล ..
การที่น้ำจากกระบวนการรีเวิร์สออสโมซิส Reverse Osmosis Water สามารถดื่มได้อย่างปลอดภัยหรือไม่ในระยะยาวนั้น ยังเป็นข้อถกเถียงอย่างต่อเนื่อง .. ผลการศึกษาทางวิทยาศาสตร์บางชิ้นก่อนหน้านี้ อ้างว่า การดื่มน้ำรีเวิร์สออสโมซิสอาจทำให้เกิดอันตรายได้ เนื่องจากมีความเป็นกรดมากกว่า และขาดแร่ธาตุที่ดี .. อย่างไรก็ตาม ด้วยเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าในปัจจุบัน บางประเทศ เชื่อมั่นว่า Reverse Osmosis Water มีความปลอดภัยในระยะยาว และกำลังปรับปรุงดัดแปลงพวกมันให้ดีขึ้นอีกด้วยความสิ้นเปลืองพลังงานที่ลดลงในราคาที่เหมาะสมคุ้มค่า เพื่อประยุกต์ใช้ในโรงงานบำบัดปรับสภาพน้ำ Water Treatment Plants ของพวกเขา สำหรับการจัดหาน้ำดื่ม Drinking Water ที่ปลอดภัยในพื้นที่ที่ไม่มีน้ำสะอาดเพียงพอ หรือมีน้ำเพื่อการอุปโภคบริโภคอย่างจำกัด ..
กระบวนการรีเวิร์สออสโมซิส Process of Reverse Osmosis ใช้เพื่อขจัดเกลือออกจากน้ำทะเลเป็นหลัก นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการรีไซเคิล Recycling, การบำบัดน้ำเสีย Wastewater Treatment, การใช้งานทางการแพทย์ Medical Applications และเพื่อการผลิตพลังงานที่เป็นไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen Production หรือ Sea2H2 ด้วยราคาที่แข่งขันได้สำหรับอนาคตตลาดพลังงาน ..
อนาคตของการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล The Future of Desalination ..
แหล่งน้ำดื่ม Drinking Water ของโลกกำลังตกอยู่ในความเสี่ยง และโรงงานแยกเกลือออกจากน้ำทะเลDesalination Plants ก็พร้อมที่จะผลิตน้ำจืดที่สะอาดพอจากน้ำเค็มเพื่อให้ดื่มได้มากขึ้น แต่เพื่อให้กระบวนการนี้ยั่งยืน และราคาไม่แพงเกินไป จำเป็นต้องพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ และปรับปรุงต่อไป ..
ผู้เชี่ยวชาญจากหลายสถาบัน คาดการณ์ถึงการพยากรณ์ที่น่าตกใจว่า ภายในปี 2573 จะมีการขาดดุลร้อยละ 40 ระหว่างอุปสงค์ และอุปทานของน้ำดื่มทั่วโลก Demand for, and Supply of Drinking Water Worldwide .. ผู้เชี่ยวชาญเหล่านี้ ส่วนใหญ่ชี้ให้เห็นว่า การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination of Seawater คือ เทคโนโลยีเดียวในปัจจุบันที่สามารถรับมือกับวิกฤติดังกล่าวได้ แต่แน่นอนว่า มีข้อเสียอยู่ด้วย นอกเหนือจากความกังวลต่อสิ่งแวดล้อม และสัตว์ทะเลแล้ว เนื่องจากยังมีประเด็นเกี่ยวกับต้นทุน และประสิทธิภาพการผลิต อย่างไรก็ตามยังมีความหวังรออยู่ข้างหน้า ..
คำว่า ‘การขาดแคลนน้ำ Water Shortage or Water Scarcity’ ถูกกำหนดโดยองค์การสหประชาชาติ United Nations: UN ว่าเป็นสถานการณ์ที่ไม่มีน้ำดื่มเพียงพอเพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษย์ .. องค์การอนามัยโลก World Health Organization: WHO ระบุว่า ในยามวิกฤต ทุกคนจำเป็นต้องได้รับน้ำอย่างน้อย 15 ลิตรต่อวัน โดยทั้งหมดหมายถึงน้ำจืดที่สามารถดื่มได้อย่างปลอดภัย .. อย่างน้อยน้ำจืดจากข้อมูลของสถาบันน้ำโลก World Water Institute นั้น ผู้คนเกือบ 2 พันล้านคนใน 17 ประเทศกำลังมุ่งหน้าตรงไปสู่วิกฤตการณ์น้ำ Water Crisis ที่รุนแรงในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า .. สหประชาชาติได้เตือนไว้ว่า สิ่งนี้จะนำไปสู่การที่ผู้คนระหว่าง 24-700 ล้านคนที่อาจจำต้องย้ายถิ่นที่อยู่อาศัย ภายในปี 2593 ..
ตามคำนิยามนั้น น้ำดื่ม Drinking Water ควรมีปริมาณเกลือไม่เกิน 0.01% .. คำว่า ‘น้ำจืด Fresh Water’ ใช้สำหรับปริมาณเกลือสูงไม่เกิน 0.05% ในขณะที่พืชผลส่วนใหญ่สามารถทนต่อปริมาณเกลือได้มากถึง 0.2% และแม้ว่า 70% ของพื้นผิวโลกของเราจะเป็นน้ำ แต่มีเพียง 2.5% เท่านั้นที่สามารถกำหนดเป็นน้ำจืด หรือน้ำดื่มได้ และ 70% ของน้ำจืดเหล่านี้ ไม่สามารถเข้าถึงได้ ตัวอย่างเช่น น้ำแข็งขั้วโลก Polar Ice .. ดังนั้น จึงเหลือน้ำน้อยกว่า 1% ของโลกที่มนุษยชาติใช้อุปโภคบริโภคได้เท่านั้น .. นอกจากนี้ น้ำบาดาลครึ่งหนึ่งของโลกปนเปื้อนสารอื่น ๆ มากเกินไป หรือปริมาณเกลือบางประเภทเจือปนอยู่เกินกว่าจะดื่มได้โดยไม่ผ่านการบำบัดเสียก่อน .. น้ำกร่อย หรือที่เรียกว่า Brackish Water มีปริมาณเกลืออยู่ระหว่าง 0.5-3% ทั้งนี้ สำหรับน้ำประเภทต่าง ๆ เหล่านี้นั้น ใช้สูตรพื้นฐานเดียวกัน ยิ่งเปอร์เซ็นต์ของเกลือสูงขึ้น กระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำ Process of Desalination ก็จะยิ่งยากขึ้น สร้างความเสียหายให้อุปกรณ์ในระบบ และใช้พลังงานมากยิ่งขึ้น อย่างน้อยก็สำหรับเทคโนโลยีเหล่านั้นที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันในปริมาณที่มากพอ ..
อย่างไรก็ตาม การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination of Sea Water สามารถใช้ได้ทั้งการบำบัดน้ำทะเลบริเวณชายฝั่ง และการขจัดน้ำกร่อยในแผ่นดิน เพื่อผลิตน้ำสะอาด ทั้งนี้ อุปสรรคในทางปฏิบัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวข้องกับของเสียในกระบวนการ ได้นำไปสู่ความพึงพอใจอย่างมากสำหรับการสร้างโรงงานปรับสภาพน้ำบนพื้นที่ใกล้กับชายฝั่ง .. สถาบันแยกเกลือออกจากน้ำ Germany-Based Desalination Institute : DME ซึ่งมีฐานอยู่ในประเทศเยอรมนี ซึ่งถือเป็น World-Leading Think Tank ชั้นนำของโลก สำหรับการรวบรวมข้อมูล และให้คำแนะนำเกี่ยวกับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination ทั้งหมด ได้นับรวมโรงงานแยกเกลือออกจากน้ำทะเลในปีปัจจุบันได้มากกว่า 20,000 โรง ซึ่งผลิตน้ำดื่มรวมกันมากกว่า 100 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อวันทั่วโลก ..
Claus Mertes ซีอีโอของ DME ชี้ว่า ตลาดการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination Market มีการเติบโตประมาณ 15% ต่อปี ‘ในขณะนี้ ผู้คนมากกว่า 500 ล้านคนได้รับน้ำดื่มทุกวัน Daily Drinking Water ผ่านกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination’ เขากล่าว ซึ่งฟังดูเป็นทางออกที่ดี และสำหรับบางประเทศก็ใช้ได้ดี แต่การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination นั้น มีค่าใช้จ่ายสูง ทั้งในแง่ของการใช้พลังงานซึ่งทำให้มีราคาแพง และเมื่อพูดถึงสิ่งแวดล้อม .. ในการจัดหาน้ำสะอาดสำหรับผู้คนให้มากขึ้นนั้น ผู้เชี่ยวชาญเห็นพ้องต้องกันว่า ต้องแก้ไขข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อม และประสิทธิภาพ ..
จนถึงปัจจุบัน ปัญหาการขาดแคลนน้ำ Water Scarcity & Shortages ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในภูมิภาคที่มีอุณหภูมิสูง และมีแสงแดดจัด .. โรงกลั่นน้ำทะเลที่ใหญ่ที่สุดตั้งอยู่ในประเทศที่ร่ำรวยในตะวันออกกลาง เช่น ประเทศซาอุดีอาระเบีย คูเวต สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์ และกาตาร์ ปัจจุบันผลิตน้ำกลั่นจากน้ำทะเลประมาณครึ่งหนึ่งของโลก .. การใช้น้ำกลั่นเหล่านี้เพื่อการเกษตร มีราคาแพงมากเกินไป ดังนั้นประเทศเหล่านี้จึงจัดหาน้ำดื่มเองแต่นำเข้าอาหาร ..
สิ่งที่ทำให้การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination of Seawater มีราคาแพงมาก คือ พลังงานที่จำเป็นสำหรับการจ่ายพลังงานให้กับเทคโนโลยีต่าง ๆ .. ปัจจุบัน โรงงานแยกเกลือจากน้ำทะเลส่วนใหญ่ของโลกใช้วิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี ได้แก่ การกลั่นด้วยความร้อน Thermal Desalination หรือการรีเวิร์สออสโมซิส Reverse Osmosis .. รูปแบบแรกซึ่งใช้งานมานาน เกี่ยวข้องกับการระเหยน้ำเค็มแล้วกลั่นไอน้ำ ทิ้งเกลือไว้เบื้องหลัง โรงงานกลั่นเพื่อแยกเกลือออกจากน้ำทะเลด้วยความร้อน Thermal Desalination Plants ส่วนใหญ่ใช้ความร้อนเหลือทิ้งจากโรงไฟฟ้า เพื่อทำให้น้ำทะเล หรือน้ำกร่อยร้อนขึ้น น้ำอุ่นจะระเหยในสุญญากาศ และไอน้ำจะควบแน่นบนท่อที่มีของเหลวหล่อเย็น วิธีนี้กำลังได้รับความนิยมน้อยลงเรื่อย ๆ แต่ยังคงมีความสำคัญไปทั่วทั้งภูมิภาคในโลกอาหรับ Arab World ..
‘โรงงานกลั่นน้ำประเภทนี้ ต้องการพลังงานปริมาณมหาศาลในการนำเกลือออกจากน้ำทะเล นั่นคือเหตุผลที่ประเทศที่ร่ำรวยพลังงานมีข้อได้เปรียบ’ .. Süleyman Yüce ผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมปฏิกิริยาเคมีที่ RWTH Aachen University ในเยอรมนีกล่าวเสริมว่า ต้นทุนพลังงานคิดเป็นสัดส่วนระหว่าง 40-50% ของต้นทุนการผลิตทั้งหมดของโรงงานเหล่านี้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้สำหรับการผลิต และอายุของโรงงาน ‘ดังนั้น การลดการใช้พลังงานจึงเป็นวิธีที่สมเหตุสมผลที่สุดในการทำให้การแยกเกลือออกจากน้ำทะเลมีประสิทธิภาพมากขึ้น’ ..
ผู้เชี่ยวชาญ และนักเคลื่อนไหว ชี้ให้เห็นถึงวงจรอุบาทว์ ความแห้งแล้ง และการขาดแคลนน้ำ ซึ่งเพิ่มความจำเป็นในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล แต่หากการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลด้วยการกลั่นโดยใช้ความร้อนจากเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuels การเผาไหม้เชื้อเพลิงเหล่านี้จะเพิ่มการปล่อยมลพิษ และก๊าซเรือนกระจกที่ส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ Climate Change .. ‘นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่ว่า ทำไมคนส่วนใหญ่ในโลกถึงชื่นชอบการประยุกต์ใช้กระบวนการรีเวิร์สออสโมซิสสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Reverse Osmosis for Desalination ในปัจจุบัน โรงงานผลิตน้ำรีเวิร์สออสโมซิส Water Reverse Osmosis Plants มีอยู่ประมาณ 80% ของโรงงานทั้งหมด แต่ยังคงต้องใช้เวลาอีกสักระยะหนึ่งจนกว่าโรงงานแยกเกลือออกจากน้ำด้วยความร้อน Thermal Desalination Plants ที่เหลืออีก 20% จะหายไปได้’ Mertes กล่าว ..
Reverse Osmosis ทำงานโดยการผลักน้ำเค็มภายใต้แรงดันสูง Pushing Saltwater under High Pressure ผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ Semi-Permeable Membrane ซึ่งมีรูพรุนเล็กเกินกว่าที่โมเลกุลของเกลือจะผ่านไปได้ .. จากจุดนี้ ข้อดีของกระบวนการนี้ ได้รับการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ และในทางปฏิบัติ พวกมันยังคงต้องใช้เวลา 3 ทศวรรษในการทำ Reverse Osmosis เพื่อให้แซงหน้าการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลด้วยความร้อน Thermal Desalination ทั้งหมดได้ ในฐานะเทคโนโลยีชั้นนำของตลาด ..
“ก่อนหน้านี้ ความต้องการพลังงานสำหรับระบบ Reverse Osmosis อยู่ที่ 15-20 KWh/m3 วันนี้ Reverse Osmosis ต้องการพลังงานลดลงเหลือ 3.5-4.5 KWh/m3 และกำลังลดต่ำลงได้อีก” Mertes กล่าว .. พลังงานเหล่านี้มาจากกำลังไฟฟ้า ดังนั้น ความยั่งยืนของโรงงานจึงขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตกำลังไฟฟ้า .. โดยทั่วไป ออสโมซิส Osmosis มีความต้องการพลังงานที่ต่ำกว่าการกลั่นด้วยความร้อน Thermal Desalination แต่ยิ่งความเค็มของน้ำต้นทุนสูงสูงขึ้นเท่าไร ต้นทุนราคาก็จะสูงตามขึ้นไปด้วย .. ความเข้มข้นของเกลือ และความเค็มที่สูงขึ้น Higher Salinity ทำให้ต้องใช้พลังงานสำหรับเพิ่มแรงดันออสโมติกที่สูงขึ้นในน้ำเค็ม Higher Osmotic Pressure in the Saltwater ซึ่งหมายความว่า ต้องใช้แรงดันมากขึ้นอีกในการดันน้ำเกลือให้ซึมผ่านเมมเบรน .. ทั้งนี้ ผลงานวิจัยมากมาย ทำให้วิศวกรออกแบบ สามารถลดต้นทุนเหล่านี้ได้ประมาณ 2 ใน 3 ด้วยพัฒนาการของเมมเบรนซึมผ่าน Semi-Permeable Membranes ที่มีความซับซ้อนมากขึ้น ..
Rohit Karnik เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมเครื่องกลที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ Massachusetts Institute of Technology : MIT ร่วมกับเพื่อนร่วมงานของเขา ทำงานกับเมมเบรน Membranes ที่ทำขึ้นโดยใช้วัสดุที่เรียกว่ากราฟีน Graphene .. “กราฟีน Graphene คือ วัสดุสองมิติที่มีความหนาหนึ่งอะตอม ซึ่งทำจากอะตอมของคาร์บอน” เขาอธิบาย ‘Graphene มีความแข็งแรงเชิงกลสูง ทนต่อสารเคมีได้ดี และไม่สามารถซึมผ่านในระดับไอออน และโมเลกุลในสภาพบริสุทธิ์ได้ ซึ่งจะเปิดโอกาสในการสร้างเยื่อเมมเบรนโดยการเจาะรูเฉพาะในวัสดุที่จะยอมให้น้ำผ่านได้เท่านั้น’ ..
และถึงกระนั้น แม้จะมีการปรับปรุง กระบวนการรีเวิร์สออสโมซิสรุ่นก่อน แต่ก็ยังอาจยังมีข้อจำกัดทางกายภาพที่ทำให้วิธีการรูปแบบเดิมเสียเปรียบเมื่อเทียบกับเทคโนโลยี Graphene Membranes ใหม่ล่าสุดที่กำลังพัฒนาอยู่ในขณะนี้ “พลังงานขั้นต่ำตามทฤษฎีที่จำเป็นสำหรับวิธีใหม่ล่าสุดนี้ คือ 1.9 KWh/m3 นั่นคือ ขีดจำกัดทางกายภาพ ซึ่งอาจทำให้พวกมันจะไม่มีทางดีไปกว่านี้อีกแล้ว” Mertes กล่าว ..
ดังนั้น การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Seawater Desalination ด้วยความสิ้นเปลืองพลังงาน 1.9 KWh/m3 โดยใช้กำลังไฟฟ้าแหล่งพลังงานหมุนเวียน Electricity from Renewable Energy : RE จากพลังแห่งธรรมชาติที่เป็นพลังงานลม และพลังงานแสงอาทิตย์ Wind & Solar Energy ในทะเลนอกชายฝั่ง หรือบนพื้นที่ชายฝั่งทะเล แสงแดดจัด จึงกลายเป็นทางเลือกที่น่าสนใจที่สุดสำหรับอนาคตการผลิตน้ำสะอาด Clean Water, น้ำดื่ม Drinking Water และไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen จากนี้ไปทั่วโลก ..
คาดการณ์ตลาดอุปกรณ์การแยกน้ำออกจากน้ำทะเลทั่วโลก Global Water Desalination Equipment Market ..
ในภาพรวมนั้น พบว่า ตลาดการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination Market เพื่อผลิตน้ำสะอาดทั่วโลก มีการเติบโตประมาณ 15% ต่อปี .. ปัจจุบัน ผู้คนมากกว่า 500 ล้านคน ได้รับน้ำดื่มทุกวัน Daily Drinking Water ผ่านกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination of Seawater ..
สถาบันน้ำโลก World Water Institute คาดหมายว่า ผู้คนเกือบ 2 พันล้านคนใน 17 ประเทศกำลังมุ่งหน้าตรงไปสู่วิกฤตการณ์น้ำ Water Crisis ที่รุนแรงในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ..
แหล่งน้ำในมหาสมุทร และการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination กลายเป็นหนึ่งในข้อไขสำคัญ และคำตอบที่เหมาะสม เพื่อต่อสู้กับวิกฤติสภาพอากาศ Climate Crisis และวิกฤตการณ์น้ำ Water Crisis ด้วยความมั่นใจได้ .. ความสนใจล่าสุดในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination นั้น มุ่งเน้นไปที่การจัดหาน้ำจืดที่คุ้มค่าเชิงเศรษฐกิจสำหรับกิจกรรมมนุษย์ชาติ นอกจากน้ำเสียที่นำกลับมาใช้ใหม่แล้ว ยังเป็นหนึ่งในแหล่งน้ำที่ไม่ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำฝนอีกด้วย รวมถึง การผลิตน้ำดื่ม Drinking Water ที่สะอาดปลอดภัย และการผลิตไฮโดรเจน Hydrogen : H2 Production สำหรับการเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition เพื่อปกป้องอนาคตของโลกใบนี้ไว้ ..
อ้างถึงข้อมูลสำรวจตลาดของ Allied Market Research ชี้ให้เห็นว่า ขนาดธุรกิจในตลาดอุปกรณ์แยกน้ำ และเกลือออกจากน้ำทะเลทั่วโลก Global Water Desalination Equipment Market เพื่อการผลิตน้ำสะอาด มีมูลค่า 6.9 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2563 และคาดว่าจะมีมูลค่า 13 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ภายในสิ้นปี 2565 รวมทั้งได้รับการคาดหมายว่าจะสูงถึง 16.6 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ในปี 2573 และเข้าถึงระดับ 25 พันล้านเหรียญสหรัฐฯ ได้ภายในปี 2575 .. ทั้งนี้ อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี Compound Annual Growth Rate : CAGR หมายถึง อัตราผลตอบแทนสำหรับการลงทุนในตลาดอุปกรณ์แยกน้ำ และเกลือออกจากน้ำทะเลทั่วโลก Global Water Desalination Equipment Market ที่เติบโตจากยอดดุลเริ่มต้นไปถึงยังยอดดุลสิ้นสุด รวมสมมติฐานว่ากำไรจะถูกนำกลับมาลงทุนหมุนเวียนใหม่ทุกสิ้นปีของช่วงอายุการลงทุน อยู่ที่ค่า CAGR 9.2% ในช่วงเวลาที่คาดการณ์ ปี 2564-2573 ..
อุปกรณ์ และเครื่องจักรแยกเกลือออกจากน้ำเกลือที่หลอมละลาย และรวมถึงแร่ธาตุอื่น ๆ อีกหลายชนิดจากน้ำกร่อย น้ำทะเล หรือแหล่งน้ำอื่น ๆ แล้วแปลงให้เป็นน้ำจืด หรือน้ำดื่ม .. เทคโนโลยีการแยกเกลือออกจากน้ำ ถูกใช้ เพื่อแปลงแหล่งน้ำที่มีอยู่ให้เป็นน้ำดื่มตามมาตรฐานกำหนดที่พร้อมใช้งาน .. อุตสาหกรรมเคมี เหมืองแร่ น้ำมัน และก๊าซธรรมชาติ รวมถึงการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen Production from Seawater or Sea2H2 ล้วนรวมการใช้น้ำจืด Fresh Water ในกระบวนการที่กล่าวถึงนี้ด้วย ..
การขาดแคลนน้ำที่เพิ่มขึ้น และการหมดลงอย่างรวดเร็วของทรัพยากรน้ำจืด Water Shortage & Rapid Depletion of Freshwater Resources คือ สาเหตุหลักสองประการที่ผลักดันตลาดอุปกรณ์แยกเกลือออกจากน้ำทั่วโลก Worldwide Water Desalination Equipment Market ให้เติบโตขึ้น .. มีการขาดแคลนแหล่งน้ำจืดสำรองในพื้นที่แห้งแล้งหลายแห่ง เนื่องจากปริมาณน้ำท่าต่ำ และขาดแคลนแหล่งน้ำผิวดิน เช่น แม่น้ำ Rivers และทะเลสาบ Lakes .. นอกจากนี้ เมื่อประชากรโลกเพิ่มขึ้น ความต้องการน้ำก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนการขยายตัวของตลาด นอกจากนี้ สภาพแวดล้อมที่เลวร้ายลง เช่น รูปแบบสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลง การตัดไม้ทำลายป่า และมลภาวะที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดการขาดแคลนน้ำ และสถานการณ์ที่คล้ายคลึงกันกระจายออกไปทั่วโลก .. ทั้งนี้ แหล่งที่มาของน้ำจืดสะอาดจากน้ำทะเลในมหาสมุทร คือ ผู้นำตลาด และคิดเป็น 59.0% ของรายได้ทั่วโลกในปี 2563 .. ปัจจัยเหล่านี้ คาดหมายได้ว่าจะช่วยกระตุ้นการเติบโตของตลาดอุปกรณ์แยกเกลือออกจากน้ำทะเลทั่วโลก Global Desalination of Seawater Equipment Market ให้เติบโตด้วยความเร่งได้จากนี้ไป ..
นอกจากนั้น พบว่า เทคโนโลยีรีเวิร์สออสโมซิส Reverse Osmosis Technology เป็นผู้นำตลาด และคิดเป็น 69.1% ของรายได้ทั่วโลกในปี 2563 และได้รับการคาดหมายว่า สัดส่วน Reverse Osmosis Desalination ในตลาดจะเพิ่มขึ้นอีกมากจากนี้ไป .. ในระบบรีเวิร์สออสโมซิส Reverse Osmosis : RO น้ำเกลือจะถูกบังคับผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ Semipermeable Membrane ซึ่งกรองโมเลกุลของเกลือ โดยใช้ความสิ้นเปลืองพลังงานที่ลดลงเรื่อย ๆ ซึ่งอาจจะใช้กำลังไฟฟ้าที่มาจากแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy : RE ..
ด้วยเหตุนี้ การกำจัดเกลือออกจากน้ำทะเล และการผลิตน้ำจืดสะอาด Removing Salt from the Seawater & Producing Freshwater เพื่อการอุปโภคบริโภค เกษตรกรรม อุตสาหกรรม และเพื่อกิจการพลังงาน ในราคาตลาดที่เหมาะสมจากนี้ไป จึงเป็นไปได้ ..
สรุปส่งท้าย ..
การผลิตน้ำดื่ม Drinking Water และน้ำจืดสะอาด Clean Fresh Water ด้วยการบำบัดน้ำเสีย Water Treatment และเทคนิคในกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำ Desalination รวมทั้งการแยกน้ำออกจากน้ำทะเล Seawater เพื่อการอุปโภคบริโภคในครัวเรือน การเกษตรกรรม อุตสาหกรรม และเพื่อผลิตพลังงานที่เป็นไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen Production ในระบบเปลี่ยนผ่านพลังงาน Energy Transition กลายเป็นความจำเป็นสำหรับอนาคตของมนุษยชาติภายใต้สถานการณ์วิกฤติน้ำ Water Crisis ขณะที่โลกกำลังร้อนขึ้นเรื่อย ๆ จากภัยคุกคามร้ายแรงของวิกฤติสภาพอากาศ Climate Crisis ..
การแยกเกลือออกจากน้ำ Water Desalination เป็นเทคนิคที่ใช้ขจัดสิ่งสกปรก และเกลือส่วนเกินออกจากน้ำ ทำให้ปลอดภัยสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย .. น้ำทะเล Seawater น้ำเสีย Wastewater หรือน้ำกร่อย Brackish Water สามารถถูกทำให้สะอาดขึ้นได้โดยใช้เทคนิคนี้ .. ความต้องการน้ำสะอาดที่เพิ่มขึ้นในแต่ละภูมิภาค อันเนื่องมาจากจำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้น เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้มีการนำโรงงานแยกเกลือออกจากน้ำทะเล Seawater Desalination Plants มาใช้เพิ่มขึ้น .. ตามรายงานของกรมเศรษฐกิจ และสังคมแห่งสหประชาชาติ United Nations Department of Economic and Social Affairs คาดว่า ประชากรโลกจะเพิ่มขึ้นจาก 7.7 พันล้านคนในปัจจุบัน เป็น 9.7 พันล้านคน ในปี 2593 ..
เทคนิคต่าง ๆ ที่ใช้ในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ Water Purification ได้แก่ กระบวนการทางความร้อน และเมมเบรนซึมผ่าน Thermal & Membrane Processes .. การขาดแคลนน้ำ Water Scarcity คือ หนึ่งในประเด็นสำคัญที่ต้องพิจารณาในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เนื่องจากมีเพียงน้อยกว่า 3% ของน้ำที่ใช้ประโยชน์ได้บนโลก .. ปัจจุบัน การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล คิดเป็น 1% ของน้ำดื่มทั่วโลก นอกจากนี้ ปัจจัยอื่น ๆ ที่คาดว่าจะขับเคลื่อนการเติบโตของตลาด ได้แก่ ภาคพลังงาน Energy Sector, ความตระหนักของผู้บริโภคที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับน้ำสะอาด, กฎระเบียบในการอนุรักษ์ และพฤติกรรมการบริโภคน้ำของชุมชน ครัวเรือน รวมทั้งการขยายตัวของชุมชนเมือง ..
รีเวิร์สออสโมซิส Reverse Osmosis เป็นเทคนิคที่ใช้กันมากที่สุดสำหรับการทำน้ำให้บริสุทธิ์ เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับการเติมสารเคมีอื่น ๆ ลงในน้ำที่ไหลเข้ามา และยังคงผลิตน้ำที่เหมาะแก่การบริโภคโดยการกำจัดเกลือที่ละลายในน้ำออกได้อย่างดีเยี่ยม ด้วยความต้องการพลังงานลดลงเหลือน้อยกว่า 3.5-4.5 KWh/m3 และเทคโนโลยีใหม่ที่กำลังพัฒนาอยู่ในขณะนี้ อาจใช้พลังงานขั้นต่ำได้อีกตามทฤษฎีที่จำเป็นสำหรับวิธีใหม่ในการแยกเกลือ และน้ำออกจากน้ำทะเล Desalination of Seawater ล่าสุดเพียง 1.9 KWh/m3 ขณะที่การผลิตน้ำสะอาดจากน้ำจืดบนผิวดิน อ่างเก็บน้ำ แหล่งน้ำบนแผ่นดิน หรือน้ำบาดาล ใช้พลังงานน้อยกว่ามากด้วยเพียงประมาณ 0.2 KWh/m3 เท่านั้น ..
พลังงานที่ใช้ใน กระบวนผลิตน้ำ Reverse Osmosis เหล่านี้มาจากกำลังไฟฟ้า ดังนั้น ความยั่งยืน Sustainability ของโรงงานปรับสภาพน้ำจึงขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตกำลังไฟฟ้า หมายถึงจะดีกว่ามาก หากกำลังไฟฟ้าที่ใช้ในกระบวนผลิตน้ำ Reverse Osmosis นั้น มิได้มาจากแหล่งพลังงานเชื้อเพลิงฟอสซิล Fossil Fuel แต่มาจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน Renewable Energy : RE และระบบจัดเก็บพลังงาน Energy Storage ที่จัดวางกระจายอยู่ในพื้นที่ ..
น้ำจืด Fresh Water ที่ผลิตขึ้นได้โดยกระบวนผลิตน้ำ Water Reverse Osmosis จากมหาสมุทรเหล่านี้ จะมีเกลือเจือปนอยู่ในน้ำต่ำกว่า <5 ppm จึงเหมาะสม และนำมาซึ่งการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen จากน้ำทะเล ด้วยพลังงานลมนอกชายฝั่ง และพลังงานแสงอาทิตย์ รวมทั้งการผลิตน้ำสะอาดไปพร้อมด้วยในปัจจุบัน และจากนี้ไป .. ฟาร์มกังหันลม Offshore Wind Farms และ Floating Solar PV นอกชายฝั่ง สามารถใช้เทคโนโลยีที่มีอยู่ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่า พวกมันมีศักยภาพที่จะเป็นศูนย์กลางการผลิตไฮโดรเจนสีเขียว Hubs for Green Hydrogen Production ในอนาคต เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของมนุษยชาติที่เพิ่มขึ้นได้เป็นอย่างดีด้วยเช่นกัน ..
และเพราะว่า พลังงานสำหรับการแยกน้ำสะอาดบริสุทธิ์ออกจากน้ำทะเล อาจต่ำลงได้ถึงระดับน้อยกว่า 3 KWh/m3 ซึ่งรวมถึงพลังงานที่ใช้ในการกรองล่วงหน้า และส่วนเสริมไปด้วยแล้ว คล้ายกับการใช้พลังงานสำหรับน้ำจากแหล่งแหล่งน้ำจืดอื่น ๆ ที่ต้องขนส่งเข้าสู่ระบบด้วยระยะทางไกล แต่สูงกว่าการจัดการน้ำให้บริสุทธิ์จากแหล่งน้ำจืดในท้องถิ่นเองที่ใช้พลังงานเพียง 0.2 KWh/m3 หรือน้อยกว่า ซึ่งในกรณีหลังนี้ ดูเสมือนจะเหมาะสมกับประเทศเกษตรกรรมที่มีแหล่งน้ำจืดปริมาณมหาศาลอยู่ทั่วประเทศ เช่น ประเทศไทย โดยใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนที่เป็นพลังแสงอาทิตย์ Solar Power เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าหลักในการผลิต Green Hydrogen แทนที่จะใช้พลังงานลมนอกชายฝั่ง Offshore Wind Power ..
ดังนั้น สำหรับประเทศไทยนั้น การแยกน้ำ และเกลือออกจากน้ำทะเล Desalination of Seawater อาจดูจะไม่มีความจำเป็นมากนัก เนื่องจากประเทศไทย มีแหล่งน้ำจืดขนาดกลาง และขนาดใหญ่อยู่มากมายบนแผ่นดิน ยกเว้นพื้นที่ห่างไกลที่ไม่มีแหล่งน้ำจืดบนผิวดิน เช่น เกาะสมุย และเกาะแก่งในทะเลอื่น ๆ ที่ต้องขนส่งน้ำจืดทางเรือจากแหล่งน้ำบนฝั่ง .. การผลิตน้ำดื่ม Drinking Water จากแหล่งน้ำจืดบนแผ่นดินของไทยด้วยกำลังไฟฟ้าพลังงานหมุนเวียนโดยเฉพาะจากพลังงานแสงอาทิตย์ Solar PV Energy และระบบจัดเก็บพลังงานEnergy Storage รูปแบบกระจายในพื้นที่ชุมชนนั้น ง่ายกว่า และใช้พลังงานน้อยกว่าการแยกน้ำ และเกลือออกจากน้ำทะเลมากนัก ..
อย่างไรก็ตาม แม้ว่าประเทศไทย จะถือว่าเป็นประเทศเกษตรกรรมที่อุดมสมบูรณ์ และมีแหล่งน้ำจืดขนาดต่าง ๆ อยู่มากมายทั่วประเทศ มิใช่ชาติที่มีความเครียดเรื่องน้ำ Water Stress อยู่ในระดับวิกฤติ หรือในระดับสูงก็ตาม แต่ด้วย อุณหภูมิโลกที่ร้อนขึ้น Global Warming และวิกฤติสภาพอากาศ Climate Crisis ทำให้ประเทศไทย ก็ต้องเผชิญกับปัญหาการขาดแคลนน้ำ ภัยแล้ง และอุทกภัย เพิ่มมากขึ้นในหลายพื้นที่ด้วยเช่นกัน .. ดังนั้น การก่อสร้างแหล่งกักเก็บน้ำขนาดใหญ่ให้มากขึ้นอีก และการพัฒนาแหล่งน้ำ รวมทั้งการผลิตน้ำดื่มที่ปลอดภัยด้วย Water Desalination จากแหล่งน้ำจืดของชุมชนรูปแบบกระจายในพื้นที่ไปพร้อมด้วยนั้น กลายเป็นความจำเป็นเชิงนโยบายภาครัฐที่ขาดไม่ได้ ..
ปัจจุบัน ปริมาณน้ำฝนที่ตกลงมาใส่ประเทศไทย อยู่ที่ประมาณ 8 แสนล้านลูกบาศก์เมตรต่อปี แต่จัดเก็บไว้ได้เพียง 1 แสนล้านลูกบาศก์เมตรเท่านั้น ที่เหลือปล่อยทิ้งลงทะเลไปสิ้น .. ด้วยเหตุนี้ แทนที่จะทิ้งน้ำจืดที่มีค่าสูงยิ่งเหล่านี้ไป ประเทศไทยโดยภาครัฐ และหน่วยงานบริหารจัดการน้ำที่เกี่ยวข้อง สมควรที่จะพิจารณาเร่งรัดโครงการ และแผนงานก่อสร้างอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่เพิ่มเติมขึ้นอีกในพื้นที่ต้นน้ำหลายลุ่มน้ำ เช่น ต้นลำน้ำชี ลุ่มน้ำยม และอีกในหลายพื้นที่ที่เหมาะสมต่อการชะลอน้ำ หรือการจัดเก็บน้ำ เป็นต้น ซึ่งจะช่วยแก้ปัญหาอุทกภัย น้ำท่วมซ้ำซาก และกักเก็บน้ำไว้ใช้สำหรับการผลิตน้ำดื่ม การอุปโภคบริโภค การเกษตรกรรม อุตสาหกรรม และพลังงาน รวมทั้งการรักษาระบบนิเวศ ในฤดูแล้งได้เป็นอย่างดี ..
ทั้งนี้ ในภาพรวมระดับโลกด้วยแล้วนั้น ได้ข้อค้นพบว่า น้ำทะเล Seawater ในมหาสมุทร Ocean คือ หนึ่งในคำตอบอนาคตแหล่งน้ำ และแหล่งพลังงานของมนุษยชาติที่สมเหตุสมผลมากที่สุด .. คาดหมายได้ว่า เทคโนโลยีการแยกเกลือออกจากน้ำ Desalination Technology ด้วยกำลังไฟฟ้าแหล่งพลังงานทางเลือก พลังงานทดแทน และพลังงานหมุนเวียน Electricity from Renewable Energy Sources เพื่อผลิตน้ำดื่ม Drinking Water, น้ำสะอาด Clean Water และไฮโดรเจนสีเขียว Green Hydrogen จะมีส่วนร่วมสำคัญในการกอบกู้โลกใบนี้ไว้ให้สำเร็จได้ในที่สุด ..
………………………………
คอลัมน์ : Energy Key
By โลกสีฟ้า ..
สนับสนุนคอลัมน์ โดย E@ บริษัท พลังงานบริสุทธิ์ จำกัด (มหาชน)
ขอบคุณเอกสารอ้างอิง :-
Desalination :-
How Reverse Osmosis Works :-
https://science.howstuffworks.com/reverse-osmosis.htm
Desalination Is Booming | But What About All That Toxic Brine? :-
https://www.wired.com/story/desalination-is-booming-but-what-about-all-that-toxic-brine/
Reverse Osmosis May Lead to Most Energy – Efficient Seawater Desalination | Water World :-
Will Turning Seawater into Drinking Water Help Water Shortages? | Global Citizen :-
https://www.globalcitizen.org/en/content/is-desalination-the-answer-to-water-shortages/
Water Crisis | World Water Council :-
https://www.worldwatercouncil.org/en/water-crisis
Global Water Desalination Equipment Market | Allied Market Research :-
https://www.alliedmarketresearch.com/water-desalination-equipment-market-A13994
Hydrogen from Seawater: Sea2H2 & the Rise of Offshore Hydrogen Production at Scale :-
https://photos.app.goo.gl/b2hjLAHshaPkkwFH7
Desalination of Seawater for Sea2H2 & Drinking Water to Save the World :-
