海水淡水化はブームだが、塩水のリアリティチェックに直面

この記事は、ポンプ用海水に関するシリーズの第1回目です。パート2を読む

人口が増加し、経済が拡大するにつれ、世界の水供給には莫大な負担がかかっている。国連の『世界水開発報告書2024』によると、世界で22億人が清潔な飲料水にアクセスできていない。気候変動は、ある地域では長期にわたる干ばつが大地を焼き尽くし、別の地域では予測不可能な降雨がインフラを圧迫し、淡水資源を汚染するなど、この課題をさらに悪化させる恐れがある。

つまり、水資源はもはや信頼できるものではなく、世界の水の安全保障は重大かつ差し迫った問題となっている。水不足がもたらす影響は、安全で信頼できる飲料水を利用できないことにとどまらない。水市場情報プラットフォーム「グローバル・ウォーター・インテリジェンス」によれば、水に依存する経済活動は推定86兆ドルに上る。発電所のようないくつかの産業は、冷却のために大量の水を必要とし、水不足はその操業に支障をきたす可能性がある。

水不足との闘い

世界の淡水資源が乏しくなるにつれ、海水を淡水化して飲料水にすることが可能な答えとして浮上している。水不足に対処し、飲料用や灌漑用の淡水の持続可能な供給を確保するため、世界各国はますます海水淡水化に目を向けている。乾燥した気候と限られた淡水資源のため、サウジアラビア、アラブ首長国連邦、クウェート、カタールなどの中東諸国は、水需要を満たすために海水淡水化に大きく依存している。スペインや米国を含む他の数カ国は、海水だけでなく汽水や廃水用の海水淡水化プラントにも投資している。海水淡水化の最も一般的な方法は逆浸透法である。この浄水プロセスでは、半透膜を使って水の分子と溶存物質や懸濁物質を分離するが、これは膨大なエネルギーを必要とするプロセスであり、ポンプが大きな割合を占めている。そのため、海水淡水化のプロセスに関わるポンプ機器は、エネルギーの浪費を抑え、持続可能性を向上させるために、可能な限り効率的である必要があります。

水産業だけではない。冷却のために大量の水を必要とする発電所、化学プラント、工業プラントでは、海水淡水化プロセスによる冷却システムへの海水の利用を模索する動きが加速している。淡水化された海水や汽水は、淡水に代わる信頼性の高い代替水として機能し、淡水が逼迫した地域でも発電所を継続的に稼働させることができる。

海水用ポンプの準備

しかし、海水は腐食性が高く、研磨性があります。従来、ポンプの軸受には青銅、真鍮、ゴムなどの材料が使用されてきましたが、このような使用環境には耐えられません。

海水、汽水、濃縮塩水、処理薬品に常に触れているポンプなどの機器を損傷する可能性があります。「従来の低級な非金属製やゴム製のポンプ摩耗部品は、摩耗しやすい環境で使用されるため、頻繁な交換が必要でした。さらに、沿岸地域の塩分濃度は、周囲の空気を非常に湿潤で腐食性の高いものにし、ポンプ効率に大打撃を与え、損傷やダウンタイム、故障の原因となります」と、グリーン・ツイードのインダストリー・エキスパンション・マネージャー、グレッグ・ゲドニーは言います。海水、汽水、濃縮塩水、処理薬品は研磨性と腐食性があるため、従来の材料で作られたポンプ部品にダメージを与え、より頻繁な交換が必要になります。

WR®や AR®のような耐腐食性・耐摩耗性複合材料で作られた部品にアップグレードすることで、ポンプエンジニアは耐用年数を延ばし、ポンプのオーバーホール費用やメンテナンス費用を削減することで、ポンプ運転のライフサイクルコストを大幅に削減することができます" と、グリーン・ツイードのSECプラットフォーム製品マネージャー、デイブ・ノブリン氏は言います。このような戦略的なポンプ部品の選択は、"ポンプシステムの寿命を延ばすだけでなく、より持続可能な未来への道を開くことになる "と同氏は説明する。

(この記事のバージョンは、以前にHydrocarbon Engineering Magazineに掲載されたものです。）