私たちには、飲料水が不足してきています。

農業、産業、都市化、人口増加は、あらゆる要素における需要増加につながっており、一方で気候変動は供給量の減少につながっています。地球温暖化が1℃進むごとに、世界に住む7%の人々が、再生可能な水資源のうちの20%の枯渇の影響を受ける可能性があります。[1] 水不足と戦うには、私たちは消費を減らし、無駄を減らし、再利用し、より多くのものを生み出す必要があります。

McKinsey & Companyは述べます。「淡水の供給は着実に減少しており、需要は着実に増加しています。20世紀に、世界人口は4倍に増えましたが、水の使用量は6倍に増加しました。」 [2]

飲み込めない:水不足の厳しい現実

  • 世界において、3人に1人が安全な水を飲めていません。[3]
  • 中東では、年間2,030億立方メートルの飲料水を消費[4]
  • 世界人口の4分の1を占めることになる17カ国では、水ストレスの基準値が「極めて高い」レベルにまで達しています。[5]
  • 2050年までに、世界の多くの水域で供給量が最大で25%減少する可能性があります。[6]
  • 水不足は、一部の地域ではGDPの最大6%にも及ぶ損害に達し、結果として大量移民や紛争につながる可能性があります。[7]

IDA logo「海水」が水を作る

海水淡水化は、生理食塩水から塩分を抽出して真水を生成するプロセスです。国際脱塩協会によると世界中で3億人以上の人々が、その水資源において海水淡水化に頼っています。[8]

最も一般的な方法は、熱による海水淡水化と逆浸透です。熱による海水淡水化は、熱を使って海水または汽水から淡水を蒸発させます。

逆浸透は、海水や汽水を高圧の膜に流すことによって淡水を分離します。

世界中の17,000ヵ所以上の淡水化プラントにより、毎日1億7千万立方メートルの淡水化された水が生産されています。[9]

多くの国は、今や淡水化なしでは機能しないでしょう。中東は総生産量の半分弱を占め、アジア、中国、米国、南米でも海水淡水化の生産量が急速に拡大しています。

つまり、明らかに、私たちは事実上無限に水を供給することのできるテクノロジーを持ち合わせています。では、一体具体的に何が問題なのでしょうか?

淡水化において大きな障害となる主な2つの理由は、そのコストと持続可能性、またはそれらの欠如です。単純な事実として、海水淡水化は多くのエネルギーを消費する可能性があります。湾岸協力会議(GCC)諸国では、コジェネレーションベースの電力と海水淡水化プラントで一次エネルギーの約50%が消費されます。[10] 逆浸透は熱による海水淡水化よりも効率的ですが、すべてが相対的とも言えます。平均的な逆浸透プラントは、処理量1000ガロンあたり最大13キロワット時間まで燃焼します。[11]そのエネルギーのコストを支払うのは一体誰でしょうか? ある意味では、私たち全員が支払うと言えるでしょう。石炭発電による海水淡水化プラントからの世界のCO2排出量は、2020年には2億1,800万トンに達する可能性があります。[12]この気候変動を加速する高価なソリューションのひとつは、特に水不足の影響を最も受ける多くの低中所得国にとっては、理想とはかけ離れたものでしょう。

幸い、世界はこの課題に取り組むことについてやっと目覚めつつあります。

「気候変動がその原因の大きな部分を占める問題を解決するために二酸化炭素をより多く排出することは、明らかに持続不可能であり、自己破壊的であると言えるでしょう。このような課題があるにも関わらず、私たちが前向きになれる理由はまだたくさんあると強く信じています。技術と研究開発の最近の進歩は、再生可能な海水淡水化が、世界の水システムを変革するための画期的な進歩の兆しを見せています。」アブドゥル・ラティフ・ジャミール、副社長兼副会長のファディ・ジャミールは述べます。

Water Desalination in numbers

再生可能な海水淡水化における大きな可能性

Global Clean Water logoGlobal Clean Water Desalination Allianceは、2020年から2025年の間に、淡水化プラントの20%を再生可能エネルギーによって電力供給するという目標を掲げています。[13] 国際脱塩協会によって設立されたこのアライアンスには、エネルギーおよび脱塩産業、水道事業者、政府、金融機関、学術機関、 「既存の海水淡水化プラントからCO2排出を削減すること、協調的な行動によるクリーンな海水淡水化技術の使用拡大を目標とした」R&Dが含まれます。[14]

世界的には、海水淡水化で使用される再生可能エネルギーのシェアは約1%です。[15]いくつかの国の政府は、この未開拓ながらも高い潜在性を先駆けて採用しています。サウジアラビアは、2023年までに再生可能エネルギーを9.5GW発電という目標をビジョン2030として掲げています。

西オーストラリア州では、すべての新しい海水淡水化プラントは再生可能エネルギーを使用しなければなりません。ヨーロッパからインド、そして中国に至るまで、その他多くの国々が追随しています。これらの国々は、気候変動に関するパリ協定に基づき、排出量の削減を義務付けられている可能性があります。また、これらの国々で水不足の人道的・経済的危機に駆られていることは間違いありません。

どのようなエネルギーを利用するのでしょうか?

海水淡水化のための再生可能オプション

理論上、海水淡水化は、風力、波力、地熱、太陽エネルギーによって駆動することができます。以下に概略を示す通り、それぞれに利点と欠点があります。

風力

風力は、逆浸透海水淡水化用電力を発電でき、世界的にも広く普及している再生可能エネルギー源です。大規模な再生可能エネルギーによる海水淡水化プロジェクトの大半は、風力発電によるものです。[16]風力発電による海水淡水化は、エネルギー源、水源、利用者人口が近接することから、海岸および島のコミュニティに特に適しています。

国際再生可能エネルギー機関(IRENA)、Gran Canaria(Wind-RO、海水、5~50立方メートル/日)を含む風力を利用した海水淡水化プラント、Fuerteventura(風防ハイブリッドシステム、海水、56立方メートル/日)、スペインのカナリア諸島および英国の再生可能エネルギーシステム技術センター(Wind-RO、海水、12立方メートル/日)。[17]

オーストラリアでは、オーストラリアでその種のプラントとしては初のパース海水淡水化プラントは、80メガワットのEmu Downs Wind Farmで発電された電力を動力源としています。風力発電所は、年間270ギガワット時をグリッドに供給し、海水淡水化プラントの年間180ギガワット時の要件の相殺量を超えています。[18]同様に、シドニー海水淡水化プラントでは、風力発電所から完全に電力が供給されており、ニュー・サウス・ウェールズ州での風力エネルギー供給も700%以上増加しています。

海には大きな運動エネルギーがあります。海岸に打ち付ける平均して4フィート、10秒の波は、1マイルの海岸あたり35,000馬力を超える電力を発揮します。[19]波エネルギーを利用するのは難しいですが、[20]西オーストラリアでは将来有望な試験がおこなわれています。ウォーター・テクノロジー社によると、2014年、ガーデン・アイランドは「海洋波からの電力と淡水の生産を実証する世界初の商業規模の波力発電プロジェクト」となりました。[21]また、アフリカ西岸のカーボベルデでは、波力発電による海水淡水化システムも計画されています。開発業者であるResolute Marine Energyによると、いわゆるWave20プラントが従来のシステムの価格の3分の1で飲料水を生産すると言及しています。このシステムは、波のエネルギーを利用して水を加圧し、それを陸上の処理プラントに送り出し、一連のパドルを波によって前後に動かして、海水をろ過する電力を作り出します。[22]

地熱

地熱エネルギーは電力と熱を生成できることから、熱淡水化と逆浸透の両方に適しています。ギリシャのミロス島でのプロジェクトでは、海水淡水化によって非常に安価なコストで地元社会に1,920立方メートル/日の淡水を提供しており、地熱エネルギーの実現可能性が実証されています。[23]ただし、このプロセスに潜む可能性は場所によって大きく制限されます。

太陽光

太陽光発電は、持続可能な海水淡水化のための長期的な再生可能エネルギー源として、最も大きな可能性を持っていると広く認識されています。太陽光発電による海水淡水化には、主に2つのタイプがあります。集光型太陽熱発電(CSP)と光起電力(PV)。CSPは直接熱を発生させ、通常は熱淡水化で水を蒸発させるために使用します。PVはソーラーパネルを使用して電気を発電し、逆浸透のポンプに電力を供給します。世界銀行によると、PVベースの逆浸透型太陽光の淡水化は、太陽エネルギーの主要な選択肢となっており、今後の研究で重要な焦点となっています。」[24]

海水淡水化が最も必要とされる太陽が降り注ぐ乾燥した地域では、太陽光発電が豊富です。また、このような地域には、新プラントの建設に必要なスペースを提供する広大な砂漠や原生地帯が往々にして存在します。Applied Water Scienceによると、「約75%の海水淡水化施設がアラブ諸国に設置されており、そのうちの半数がサウジアラビアで起動しています。」[25] CSPによる熱淡水化は、一般に逆浸透ほど効率的ではありませんが、このような地域のより塩分の高い水(45グラム/リットル(g/L)、時には50グラム/リットル(g/L)にもなる)の処理には優れています。これは、塩分が高いと、逆浸透で使用する膜が損傷する可能性があります。[26]

ほとんどの太陽光熱淡水化プロジェクトは小規模から中規模ですが、大規模化してきています。最大のPVプラントはサウジアラビアにあります。アル・カフジは2017年に委託されて以来、逆浸透で1日に60,000立方メートルの飲料水を生産しています。[27]生産量は更に拡大中です。キング・アブドラ・エコノミック・シティ(KAEC)で建設中のMetitoプラントは、1日あたり30,000立方メートルの飲料水の生産能力があり、これは1日あたり60,000立方メートルまで拡張可能です。[28]

アブドゥル・ラティフ・ジャミールは、 Almar Water Solutionsにて海水淡水化の課題に取り組む上で、日々より重要な役割を担っています。