Produzione di acqua potabile

L’ indisponibilità di acqua potabile è una delle grandi emergenze planetarie. La soluzione più ovvia consiste nella desalinizzazione e potabilizzazione dell’acqua di mare, oltre alle attività di riciclo delel acque reflue.
L’utilizzo di reattori nucleari per desalinizzare l’acqua di mare è possibile ed è già stato fatto con successo (si veda nel seguito), utilizzando il calore e/o l’elettricità prodotta.
Le due maggiori tecnologie di desalinizzazione si basano su processi termici (evaporazione e condensazione) o sull’utilizzo di membrane semi-porose. Nella figura sotto (ripresa dalla pubblicazione IAEA-TECDOC-1753, dalla quale abbiamo preso spunto per queste note), una sintesi delle tecnologie disponibili:

DESAL-1Fra queste le più usate sono la MSF (MultiStage Flash distillation), MED (Multi-Effect Distillation) e la RO (Reverse Osmosis). Nel 2008 la capacità mondiale di desalinizzazione ammontava a 61 milioni di metri cubi ed il 63% proveniva da impianti RO.
I processi MSF, MED sono TERMICI, mentre RO è un processo chimico-fisico. Per i primi sono necessari sia calore che elettricità, mentre per il secondo solo elettricità.
I costi sono indicativamente far 0,5 e 1,1 $/metro cubo e sono imputabili (oltre al costo iniziale, circa metà del totale) soprattutto all’energia necessaria (circa il 25%).
Una prima possibilità dell’utilizzo di reattori nucleari è l’impiego del alore residuo rilasciato alla fine del ciclo di utilizzo del fluido refrigerante. Nella figura sotto un esempio di un reattore VK-300 (SMR) in questa configurazione: produzione energia elettrica, riscaldamento e acqua desalinizzata).

DESAL-2

Una precauzione che deve essere adottata è l’inserimento di un loop di isolamento fra il circuito idraulico dal reattore e le unità di desalinizzazione (Figura seguente), soprattutto per evitare la contaminazione di tritio in forma ossidata.

DESAL-3

La fattibiltà di impianti nucleari integrati con unità di desalinizzazione è stata provata con oltre 150 reattori-anno di esperienza.
I paesi che hanno utilizzato di più questi impianti sono Kazakhstan, India e Giappone. Un metodo ottimale di impiego si basa sull’erogazione di energia elettrica durante le ore di punta e sull’utilizzo dell’energia per il funzionamento delle unità di desalinizzazione durante le ore di basso assorbimento della griglia elettrica (notturne).

Esempi:

  • reattore veloce BN-350 di Aktau, in Kazakhstan: 135 MWe di elettricità e 80,000 m³/gg per ben 27 anni.
  • India: 2 x 170 MWe (PHWR), kalpakkam, circa 6000 m3/gg
    India: Kudankulum: 7200 m3/gg
  • Pakistan: KANUPP, 125 MWe PHWR, 4800 m3/gg
  • Cina: ha ordinato un impianto da 10800 m3/gg (Dalian, Liaoning)
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