Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Atraktivní projekty: Kalifornie žízní
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Atraktivní projekty: Kalifornie žízní

Podél dálnice číslo 5 z Los Angeles do San Franciska jsem spolu s mnoha dalšími řidiči obdivoval systém zavlažovacích kanálů. Centrální údolí Kalifornie je skutečným pěstitelským rájem s tisíci hektarů sadů a zeleninových farem. Ale úsměv člověku mizí z tváře, když vidí ten zarážecí nedostatek vody. Někde už lze spatřit pokácené uschlé ovocné stromy a nápisy: Žádná voda – žádná práce. Anebo: Modleme se, ať přijde déšť.

V Kalifornii nikdy moc nepršelo a sálavé slunce na azurové obloze bez mráčku je jedním ze základních atributů státu, který patří k nejvyspělejším nejen v USA, ale i ve světovém měřítku.

Situace je vážná

Satelity kosmické agentury NASA zaznamenaly, že vodní zásoby v okolí Sacramenta a San Joaquina obsahují o 34 milionů akrových stop méně vody (tj. 1 233,48 m3) než v roce 2014. Akrová stopa (standardní rozměr zemědělského zavlažování) určuje množství vody, které by mohlo pokrýt akr půdy do hloubky jedné stopy. V nám bližší soustavě je to 325,851 litru. Ztráta odpovídá 1,5krát kapacitě jezera Lake Mead u Las Vegas, jež je největším vodním rezervoárem v USA.


Systém zavlažovacích kanálů poblíž San Franciska

V celé Kalifornii byl od roku 2011 zaznamenán pokles ve výši 12 milionů akrových stop. Asi dvě třetiny připadají na ztráty vzniklé využíváním podzemních vod k obhospodařování zemědělských ploch v Central Valley. Farmáři v této oblasti však neměli na vybranou, protože ztráty pozemních vod dosahují 80 %. V letošním roce zůstane proto z nedostatku závlah ladem asi 400 tisíc hektarů!

Katastrofální úbytky vod v přehradách a dalších rezervoárech i snižování podzemních vodních zásob vedly dokonce k tomu, že guvernér vyhlásil minulý měsíc zvláštním dekretem regulaci v hospodaření s vodou. Ta se týká především trávníků a bazénů. Spotřeba vody by měla klesnout o 10 až 20 procent. Není divu, už čtvrtým rokem trpí Kalifornie suchem a vodní rezervy se ročně snižují o 14 miliard kubických metrů. Nejvíce je postižen agrární region Central Valley. V loňském roce jen v této oblasti přišlo o práci 17 tisíc zemědělců. Na některých místech už vyschlá půda puká. Rok 2014 byl podle statistiky nejteplejším v celé historii státu.

Kde hledat příčiny?

Většina teorií viní z katastrofálního sucha extrémně vysoký atmosférický tlak a ohřívání Tichého oceánu čili klimatické změny. Někteří ovšem také připomínají drancování vodních zdrojů.

Jedním z důvodů, proč tolik firem těží vodu právě v tomto státě, je bezesporu velmi nízká míra regulace. Platí zde dokonce zákon, že firma, jež zde vyvrtá studnu, je také majitelem vyčerpané vody.

V USA se hojně kupuje balená voda, která z 55 procent pochází ze studní v Kalifornii, kde sídlí plnírny nejznámějších firem. Zbývajících 45 procent vody v lahvích z Kalifornie pochází z veřejných vodovodů! Jen v roce 2012 se v USA prodalo asi 45 miliard litrů balené vody v celkovém finančním obratu 12 miliard dolarů.

„Musíme mít na zřeteli, že někdy jde o 120 let staré značky,“ říká Jane Lazginová, reprezentantka společnosti Arrowhead, která je jednou z nejznámějších značek balené vody. „Některé prameny jsou už dlouhou dobu spojeny s určitými značkami.“ Dodává však, že společnost usiluje o šetrné zacházení s vodními zdroji. Peter Gleick, autor knihy „Naplň a prodej aneb Naše posedlost balenou vodou“ však říká: „Lidé ani nevědí, odkud balená voda pochází. Například Everest Water je z Texasu a Glacier Mountain z Ohia.“


Obrovské množství vody potřebují také firmy produkující nápoje. Například mluvčí Coca-Coly Dora Wongová uvedla, že na 1 litr nápoje spotřebují 1,63 litru kalifornské vody. Dodala však, že intenzivně hledají způsoby, jak spotřebu vody snížit. Jak? To zatím neprozradila. Prosakují však informace o tom, že by se tento americký kultovní nápoj mohl dodávat v prášku a vodu by si každý dodával sám.

K nedostatku vody přispívá především agrární sektor, který musí zavlažovat, a rovněž průmysl, který nevyužívá možností čištění a recyklace odpadních vod.

Jak získat vodu?

Zdá se, že nejen v Americe, ale i v dalších státech v různých částech světa zatím nabízí řešení jen odsolování mořské vody. V zásadě existují tři technologické postupy.

Asi nejstarším je destilace, jež je ovšem energeticky velice náročná. Využívá se dnes především tam, kde je dostatek tepla – například na lodích se uplatňuje k výrobě pitné vody už asi 100 let. V Kalifornii zakomponovali do této metody sluneční energii, což celý projekt činí ekonomičtějším.

V Singapuru experimentují výzkumníci společnosti Siemens s odsolováním pomocí elektrodialýzy. Při tomto procesu se kladné i záporné ionty soli extrahují pomocí elektrického pole a membrány oddělují rozpuštěné soli a čistou vodu. Bohužel s nižší koncentrací soli se efektivita procesu snižuje, protože elektrický odpor čisté vody je mnohem vyšší než slané. Denně experimentální zařízení zpracuje jen 50 m3 mořské vody a na 1 m3 se spotřebuje 1,5 kWh. Při odpařování činí spotřeba 10 kWh na 1 m3 a při využívání reverzní osmózy asi 4 kWh na 1m3.


Žádná voda – žádná práce aneb Modleme se, ať přijde déšť

Dosavadní zkušenosti ukazují, že ekonomicky nejvýhodnější je využívání reverzní osmózy. Tento jev pozoroval jako první francouzský fyzik Jean-Antoine Nollet už v roce 1748. Teprve o 200 let později se tento objev stal základem technologického procesu, který v roce 1949 na University of California v Los Angeles s úspěchem vyzkoušeli při odsolování mořské vody. A cesta k prvnímu komerčnímu nasazení trvala ještě dalších 17 let.

Reverzní osmóza není založena na oddělení vody a solí na základě rozdílu v bodu varu, ale na základě rozdílu ve velikosti částic v roztoku. Fundamentální roli hraje speciální polopropustná membrána, jejíž póry jsou tak malé, že sice umožní relativně dobrý prostup molekul vody, ale ionty solí, které mají objemné hydratační obaly (jsou obaleny několika vrstvami molekul vody), membránou neprojdou.

Unikát v Carlsbadu

Sucho netrápí jen střed a sever Kalifornie, ale také jih. Oblast San Diega je zásobována především vodou z řeky Colorado (Červená řeka), jež pramení ve Skalistých horách. Než dorazí do Mexika, poskytuje vodu na své pouti dlouhé 3 200 km 40 milionům lidí v pěti amerických státech a zavlažuje 5,5 milionu akrů zemědělské půdy. V současné době ovšem jejím korytem teče stále méně a méně životadárné vody.

Proto se nyní asi 40 km severně od San Diega staví na mořském pobřeží u města Carlsbad obrovské zařízení na získávání pitné vody z moře. Bude dokončeno letos na podzim a je největším odsolovacím zařízením na západní polokouli.


Na skalnatém břehu je úbytek vody jasně patrný.

Lokalita nebyla vybrána náhodně. V tomto přímořském lázeňském středisku dosluhuje plynová elektrárna a její místo je jako stvořené pro odsolovací zařízení.
Českého čtenáře jistě zajímá, jak přišlo stotisícové město ke svému jménu. V roce 1880 zde John Frazier (v některých pramenech Frasier) navrtal artézské studny a objevil zdroj minerální vody, o kterém se později tvrdilo, že má stejné složení a účinky jako voda v lázních Karlsbad, dnešní Karlovy Vary. U altánku s pramenem je dnes umístěna socha zakladatele města J. Fraziera, dílo českého sochaře Václava Lokvence, který byl po roce 1989 prvním nekomunistickým primátorem města Karlovy Vary.

Nové odsolovací zařízení Carlsbad Desalination Project si vyžádalo náklady v hodnotě jedné miliardy dolarů a bude schopno dodávat asi 180 milionů litrů pitné vody denně, tedy přibližně tolik, kolik stačí k uspokojení potřeb 30 tisíc domácností. Poskytne vodu asi jen 7 % obyvatel okresu San Diego, což je málo. Každý však zaplatí měsíčně o 7 dolarů víc než dosud.

Kritici poukazují jak na vysokou cenu, tak na enormní energetickou náročnost. Také na negativní dopady na přímořskou a mořskou floru a faunu. Navíc se bude do moře vracet škodlivá solanka z odsolovacího procesu, jež obsahuje mnohem víc soli než mořská voda. Snad by se z ní v budoucnu daly za pomoci vápence vyrábět například sádrokartonové desky pro stavebnictví.


Carlsbad Desalination Project stojí 1 miliardu dolarů.

Všechny dosavadní zkušenosti, přednosti i zápory zhodnotí světový kongres Mezinárodní asociace odsolovacích firem, jež se právě zde uskuteční na přelomu srpna a září.

Jestliže závěry budou kladné, předpokládá se, že by podle tohoto vzoru vyrostly stovky dalších podobných zařízení po celém tichomořském pobřeží Kalifornie.
Známý hydrolog James Famiglietti z pobočky NASA napsal v deníku Los Angeles Times, že nejhorší na celé situaci je fakt, že vláda nic nepodniká pro zlepšení situace: „V principu se jen modlíme a čekáme na déšť.“

V podstatě má pravdu, i když trošku přehání. To ovšem musí, když chce burcovat úřady a lidské svědomí.


05 Symbolem Kalifornie je silný medvěd, ale karikaturisté naznačují, že má velkou žízeň

Ostatně se zdá, že by řešení vzniklé situace mohlo být dokonce jedním z témat rozbíhajících se kampaní před prezidentskými volbami v příštím roce. Alespoň to už naznačila Carly Fiorina, jedna z uchazeček o prezidentský úřad za Republikánskou stranu.

Karel Sedláček

Karel.sedlacek@mmspektrum.com

Další články

Zajímavosti ve vědě a technice
Ekologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: