Gatzgabetze

Gatzgabetzea ur gaziari mineralak erauzteko prozesua da. Zentzu orokorragoan, edozein substantziari gatza eta mineralak kentzeari deritzo^[1].

Ura gatzgabetze prozesuan beharrezkoa da itsasontzietan. Itsasoko uraren gatzgabetze irtenbide paregabea da uraren urritasunaren arazoa konpontzeko. Itsasoak hainbat aukera eskaintzen dizkigu; haien artean, ur gez eta edangarria lortzea. Hartu behar dugu kontuan, naturan gatzgabetze-prozesua era naturalean gertatzen dela uraren lurrunketa prozesuan eguzkiaren energiarekin. Munduko uraren gehiengoa ur gazia da. Beraz, ur geza nahiko garestia da eta horren ondorioz ur gazia geza bihurtzeko modu desberdinak asmatu dira. Gaur egun, urari gatza kentzeko teknika erabilienak bi taldetan banandu daitezke; lurrunketa edo destilazio bidezko gatzgabetzea eta alderantzizko osmosi teknika. Gatzgabetzea naturan ematen den prozesu natural bat da, non ura eta gatza elkarrekin disolbatuta dauden eta energia bat emanda, bi osagaiak banandu egiten diren. Itsasoko ozeanoak munduko ur erreserba handienak dira, baina uraren % 3,5 pisuan, uretan disolbatutako gatzak dira. Itsasoko urak gutxi gorabehera, 35000 ppm-ko kontzentrazioa du uretan. Gatzgabetze sistemak erabili ondoren lortu nahi den kontzentrazioa 100 eta 500ppm bitartekoa izan beharko da Munduko Osasunaren Organizazioak esaten duen moduan. Munduko itsaso desberdinek gatz maila desberdinak dituzte baina orokorrean aldea ez da oso handia, beraz edozein uri kendu diezaiokegu gatza. Uraren gatz kontzentrazioa zenbat eta handiago izan, gatz hondakinak handiagoak izango dira, eta adibidez osmosiaren teknika erabiliz gero, mintzak lehenago aldatu beharko dira. Itsaso Baltikoan (TDS de 7.000 mg/L), Itsaso Gorrian (45.000 mg/L). Uraren egitura kontuan beharreko gauza da, alderantzizko osmosiaren prozesua egiterakoan. Gatz ehuneko altua izateak, presio osmotiko altuagoa egotea eragingo du. Beste aldetik, kontuan hartu beharrekoa da ur horrek daukan partikula eseki kantitatea; hori kontuan ez izateak, partikulen pilatzea ahalbidetuko du.

Historia

Ezinezkoa da, zehaztasunez, jakitea noiz hasi zen gizakia ur gazia gatzgabetzeko aukerak aztertzen. Aitzitik, idazki batzuei erreparatuta, antzeman daiteke antzinako garaietan ere nolabaiteko interesa pizten zuen gaia izan zela.

Zentzu honetan, uraren gatzgabetzeari ustezko lehen erreferentzia edo aipamena Itun Zaharrean aurki daiteke, Irt. 15 (22-25):

“Moisesek israeldarrak abiarazi zituen Itsaso Gorritik. Xur basamortura jo zuten eta hiru eguneko bidea egin basamortuan barrena, urik aurkitu gabe. Mara izeneko tokira iritsi ziren; baina ezin izan zuten hango ura edan, mingotsa baitzen. Horregatik zeritzon leku hari Mara –hau da, «Mingots»–. Jendea marmarrean hasi zen Moisesen aurka, esanez: «Zer edan behar dugu?»

Orduan, Moisesek oihu egin zion Jaunari. Eta Jaunak zuhaixka bat erakutsi zion. Moisesek zuhaixka uretara jaurti eta ura gezatu egin zen.”

Zinez zaila da zein zuhaitz mota zen jakitea baina, ioiak trukatzeko propietateak zituen materiala zela antzeman daiteke.

Aristotelesek (K.a. 384 - 322), antzinako filosofo greziarrak, bere lanetan ur gaziaren izaera eta propietateak aztertu zituen, baita gatzgabetzeko aukera ere. Meteorologia lanean idatzi zuenez, "Ur gazia, lurrun bihurtzen denean, geza bihurtzen da eta lurrunak ez du ur gazirik sortzen kondentsatzen denean". Halaber, ildo beretik, argizarizko ontzi bat denbora luzez urperatu ondoren, ur edangarria izan edo bihur zitekeela konturatu zen.

Hala ere, zientzia-historialari eta filologoen artean eztabaida andana sorrarazi du gaiak; zenbaiten esanetan, gatzgabetzeko prozesua, Aristotelesek baino lehenago, Demokritok idatzi baitzuen.

Alabaina, historikoki, ziurrenik, itsasoko uraren gatzgabetzearen lehen aplikazioetako bat Alexandro Afrodisiasekoak K.o. 200. urtean deskribatu zuen, distantzia luzeko bidaiak egiten hasi zirenean ontzian ur geza ekoizteko beharra sortu baitzen. Idazki honen arabera, marinelek itsasoko ura iraki eta gero, belaki handiak zintzilikatzen zituzten brontzezko ontzi baten gainean lurruntzen zena xurgatzeko. Hala, belakietatik ura ateratzean, ura geza bihurtzen zela aurkitu zuten.^[2]

Erdi Arora arte ez zen eguzki-energia bidezko gatzgabetzeari buruzko ideia zein aplikazio garrantzitsu edo azpimarragarririk garatu. Alabaina, gatzgabetze prozesua eguzkia-energia alanbikeak pizteko erabiltzen zen, disoluzio alkoholiko diluituak biltzeko eta baita ardoa zein lurrin-olioa sortzeko ere. Alanbikeak Alexandriako Haro Helenistikoan sortu ziren.^[3] Maria Hebrearrak, lehen emakume alkimistak, Tribikos, hiru besoko alanbike moduko bat, sortu zuen. Horri esker, destilazioz substantzia araztuak lor zitezkeen. Aipagarria da, gainera, bere ikerketen helburua itsasoko uraren ikerketa izan ez arren, azterketa horietan lortutako datu, kontzeptu, trebetasun zein gaitasunak ondorengo belaunaldiei transmititu zitzaiela.

Ondoren, Errenazimentuan, aurkikuntza geografikoek, merkataritzaren hedapenak eta ozeanoetan zehar egindako bidaia luzeek berpiztu edo erdigunean kokarazi zuten ur gezaren arazoa. Zalantzarik gabe, aldi honetako irudirik esanguratsu eta deigarrienetako bat Della Porta (1535 - 1615) da, ura gatzgabetzearen arloa sakon aztertu baitzuen. Bere ekarpenik garrantzitsuena, ur gazi bihurtzen zuen eguzki distilazio aparatu baten deskribapena izan zen. Printzipio hau eguzki alanbikearen oinarria da. Honen bidez, ura eguzki energiarekin berotzen da. Hala, ur geza lurrundu eta, horren ondorioz, ur destilatu gisa beira hotzeko gainazalean kondentsatzen da.

Industria Iraultzaren aurretik, itsasontziek ainguratzen zuten bakoitzean, ur gezaz hornitu edo zamatzea izaten zen lanik garrantzitsuena. Izan ere, XVI. eta XVII. mendeetan gero eta luzeagoak ziren itsasoko bidaiak eta ezinbestekoa zitzaien lurrazaleko uraren menpe ez egotea. Bereziki Ozeano Bareko edota beste ozeanoetako bidaia luzeetan, ezinezkoa baitzen aste luzeetan zehar ainguratzea.

Honen guztiaren adibide da Richard Hawkins (1562-1622) eta antzeko abenturazale europar ugari. Erreferentzia andana aurki daitezke itsasoko alanbike sinpleen erabileraren inguruan. Izan ere, Hegoaldeko itsasoetan egindako bidai luzeetatik itzultzean, itsasoko ur geza destilatuz gero, marinelak ur gezaz hornitu zitezkeela jabetu zen (eta hala jakinarazi zuen).^[2]

Teknikak

Alderantzizko osmosi bidezko sistema

Gaur egun gehien erabiltzen den sistema da, merkeena delako energetikoki eta inbertsio kosteak baxuak direlako. Mintz bidezko sistema erabiltzen da urari gatza kentzeko, eta gaur egun ikerketa egiten ari dira mintz horiek hobetzeko.

Efektu anitzeko destilazioa

Prozesu hau erabiltzerakoan, gomendagarria da bero iturri zikinak erabiltzea, turbinetatik, diesel motorretatik edo eskapeko gasak datorren beroa, adibidez. Horrela energia aurreztuko dugu eta merkeago bihurtuko da gure ur gatzgabetua. Itsasoko ura lurrunarazten dute, ondoren ur lurrun hori kondentsatzeko eta ur destilatua lortzeko. Ondoren, ura edan ahal izateko, beharrezkoak diren gatzak gehitzen zaizkio. Mota honetako gatzgabetze plantak erabilera anitzekoak eta flexibleak dira, kontsumo energetikoa baxua da eta mantentze lan gutxi behar dute funtzionamendurako. Kalitate handiko ur gezak sortzen dira sistema honen bidez. Kapazitate handiko teknika da, 15.000 metro kubiko eguneko. Teknika hori erabiltzen duten gatzgabetze sistemek iraupen handia dute.

Flash bidezko destilazioa

Munduan gehien erabiltzen den gatzgabetze prozesua da, gehienbat Europako ekialdeko herrialdeetan. Egokia da gatz askoko, kutsatutako eta tenperatura altuko urak gatzgabetzeko. Gatza kentzeko duen ahalmena beste edozein destilazio prozesu baino handiagoa da. Prozesu hori, energia merkea den herrialdeetan bakarrik da errentagarri, energia kantitate handiak behar dituelako prozesuan zehar.

Zentral termikoa

Zentral termikoak gatzgabetze sistemak bihur daitezke, ura prezio oso merkean lortu dezaketelako beraientzako hondakin produktua delako. Ura hozteko erabili ondoren, lurrun bihurtzen da eta ondoren hozterakoan, gatz gabeko ura izango da.

Alderantzizko osmosia itsasontzietan

Osmosiaren prozesuan, lehenik itsasontziaren beheko aldean daude ur hodi batzuetatik ur gazia xurgatzen da itsasotik. Ura itsasontzi barnera bultzatzeko ur ponpa zentrifuga bat erabiliko da, kapa bikoitzeko mintzera bidaliko duena. Mintza honetan ura filtratu egingo da aurretratamendu gisa urak daramatza objektu solido handienak banatzeko; ur gainean flotatzen ari diren enborrak, zaborra, algak, animalia hilak, edo beste edozein gauza. Mintz hauek igaro ondoren urari aurretratamendu kimikoak egingo zaizkio. Ur gaziari tratamendu antiinkrustatzailea egiten zaio uretako gatzak hodietan ez pausatzeko eta mintzetara guztiz disolbatuta heltzeko. Elementu oxidatzaileak desagertzeko prozesu bat ere egin beharko da.

Mintz gehiago kokatzen dira osmosia emango den lekua baino lehen, mikro filtrazioa eta filtrazio zakarra. Mintz hauen erabilera osmosia bete ahal izateko behar diren mintz bereziak zaintzeko eta gehiago irauteko erabiltzen dira. Ura, mintzak eta prozesu kimikoa igaro ondoren ponpa baten bidez presio handiz osmosiaren moduluetara bidaltzen da. Bertan bi korronte sortzen dira, iragazketaren ondorioz sortutakoa eta mintza igarotzen ez duen ur gaziarena. Urak filtratu ondoren, tratamendu bat jasan behar izango du berriro ere edangarria izan dadin. Hauek izango dira post tratamendu orokorrenak:

Bermineralizazioa, uraren kalitatea ona izan dadin.
pH-aren erregulazioa, gutxienez 6,5 eta gehienez 9koa izan beharko da.
Klorazioa, bakterioak eta mikroorganismoak desagerrarazteko.

Ura tratatu ondoren tanke biltegietan gordetzen da, behar denean kontsumitzeko.

Ura hartzea

Itsas ura ontziak kroskoan duen zulo batzuetatik sartzen da tratamendu gunera. Bonba batzuei esker ura beharrezkoa denean besterik ez sartzen eta behar den lekura bidaltzen da. Bidean zenbait aurretratamendu igaro beharko ditu, mintzak eta prozesu kimikoak. Ponpak balbula batzuk izango ditu xurgatutako eta kanporatutako ura isolatzeko. Manometro bat ere izango du.

Aurretratamendua

Itsas uraren aurretratamendua, beharrezkoa da ura egoera egokian eta osasuntsuan heltzeko, gatzgabetzea gauzatzen den moduluetara; fisikoki nahiz kimikoki prest egoteko. Horrelako egituretan premiazkoa da aurretratamendu egoki bat egitea, instalazio osoak era egoki batean funtziona dezan. Izan ere, presio altuko mintzak edo iragazkiak apurtu ahalko dira, galera ekonomiko itzelak sorraraziz. Prozesu hauen artean, uraren klorazioa, karga organikoa eta bakteriologikoa jaisteko, area eta bestelako partikulak saihesteko iragazketa sinplea, azidifikazioa PHa jaisteko eta karea ibilbidean ez geratzeko, inhibizioa polifosfatoekin, kloro soberakinak kentzeko prozesuak, eta abar.

Gatzgabetzea

Prozesu hau alderantzizko osmosiaren bidez lortzen da, gatzgabetze modulu bateko zati garrantzitsuena da. Gatzgabetzea, iragazki erdi iragazkorretan gertatzen da. Iragazki honetara ur gazia heltzen da eta ur destilatua irteten da produktu modura. Prozesu osoak hiru etapa nagusi ditu:

presio altuko ponpaketa
mintzetako iragazketa (osmosia)
garbiketa kimikoa eta desplazamendua

Iragazki honen aurretik, presio altuko ponpa bat dago, izan ere iragazkiak ez du ura pasatzen uzten presio altuan ez badago. Momentu horretan gatza eta ura banandu egiten dira era oso nabarmenean. Osmosia emateko uraren presioa osmotikoa baino altuago izan beharko da iragazi ahal izateko. Uraren kalitatea eta kantitatea presioaren araberakoa izango da, beti ere mintzen muga kontuan hartuz. Mintzak garbitu daitezke prozesu kimikoekin. Gatzgabetze planta geldi dagoenean, gomendagarria da desplazamendu prozesua egitea. Prozesu hau ur osmotizatua, mintzetatik igaroaraztean datza partikulak mintzetan ez pausatzeko.

Eguzki bidezko gatzgabetzea

Eguzki bidezko gatzgabetzea ur gazia ur edangarrian eraldatzen duen prozesua da, eguzki energia era zuzenean edo zeharkakoan beroa bihurtuz. Bi metodo nagusi daude: metodo zuzena eta zeharkako metodoa.

Metodo zuzena

Eguzki argiak era zuzenean eragiten du lurrunketa prozesuan. Eguzki bidezko gatzgabetze zuzena batez ere eguzki alanbikeen bidez egiten da. Teknika hau modu zaharrenetako eta sinpleenetakoa da.

Eguzki alanbikea kubeta edo ontzi bat da, eta bertan itsasoko ur eduki konstante bat kristalezko ontzian itxi dago. Eguzki izpiek kristalezko sabaia zeharkatzen dute eta ontziaren hondoak absorbatzen ditu, ura berotzen delarik. Tenperatura handitzen den heinean uraren bapore presioa handitzen doa. Ur lurrunak sabaiaren kontra jotzean kondentsatu eta aldeetarantz erortzen. Bertan, ur distilatua urtegi batera eramaten duten kanaletan batzen da.

Eguzki alanbikea bero harrapagailu gisa erabiltzen da, ontzia eguzki argiarekiko gardena baita, baina era berean ur beroak igortzen duen erradiazio infragorriarekiko opakoa (berotegi efektua). Ontziaren sabaiak hainbat funtzio ditu. Alde batetik, ur lurruna batzen du, hau ingurunera transferitzea galaraziz. Gainera, lurrundu nahi den ur gazia haizearen bidez hoztea eragozten du. Eguzki alanbikeek garbiketa sarriak behar izaten dituzte gatz prezipitazioak saihesteko.

Ekipo merkeak dira eta mantentze koste txikia dute. Hala ere, gaur egungo alanbikeak ez dira aproposak sistema handien diseinurako, eraginkortasun txikia eta bero galera handiak baitituzte.^[4]^[5]

Zeharkako metodoa

Eguzki kolektore bat gatzgabetze sistema konbentzional batekin konbinatzen da, energia termiko eta fotovoltaikoa era ez-zuzenean erabiliz. Sistema erabilienak MSF, MED eta alderantzizko osmosia (RO) dira.^[6]

Zeharkako metodo hauek eguzki energiarekin konbinatzean, hiru sistema nagusi daude.^[7]

Energia fotovoltaikoa / alderantzizko osmosia (RO)
Eguzki kolektore parabolikoak / MSF
Eguzki kolektore parabolikoak / MED

Gatzgabetze prozesuak energia kontsumo handia du eta ingurunean ondorio larriak eragin ditzake. Prozesu honetan sortzen diren hondakinen kudeaketa etorkizuneko erronka nagusia da.