Denizden Tatlı Su: Tekne Watermaker’ı Nasıl Çalışır?
Bir tekne veya yat üzerindeki su üretici (watermaker) nasıl çalışır?
Bunu çok kısa şekilde açıklamak gerekirse: Daha önce filtrelenmiş deniz suyu, yüksek basınç altında membran üzerinden pompalanır. Çıkan sonuç ise tatlı su olarak kullanılacak ürün suyu ve daha da tuzlu bir atık su – konsantre – olur. Bu işlevi temsil etmek için temel sistem yapısı, üreticiler arasında genellikle aynıdır. Gerekli ana bileşenler şunlardır: yüksek basınçlı pompa, ters osmoz membranının yer aldığı membran muhafazası ve basıncın ayarlandığı bir basınç regülatörü.
Su üretici işlevi – Şematik tasarım
Deniz suyunun tuzdan arındırılması sırasında neler olur?
Bu prensip ters osmoz olarak adlandırılır ve isminin de işaret ettiği gibi, doğal osmoz sürecini tersine çevirir ve tuzlu sudan tatlı su elde eder. Öncelikle osmoz etkisini anlamak önemlidir. Osmoz, bir sıvının yarı geçirgen bir membran üzerinden, çözücü yoğunluğu farklarını dengelemek için diğer tarafa geçme eğilimidir. Basitçe söylemek gerekirse: Farklı tuz içeriklerine sahip iki su miktarı, suya geçirgen ama tuza geçirgen olmayan bir membranla ayrılırsa, su az tuzlu taraftan daha tuzlu tarafa doğru akar.
Ters osmoz ile bu etki tersine çevrilir. Bunun için ters osmoz membranı ve deniz suyunun ozmotik basıncının üzerinde bir basınç gerekir. Basitleştirilmiş olarak membran, neredeyse yalnızca su moleküllerinin geçmesine izin veren çok ince bir süzgeçtir ve çözünmüş tuzların, bakterilerin ve diğer kirleticilerin %99’dan fazlasını tutar. Bu tür bir membran, uygun basınçta tuzlu su ile yıkanırsa, su tatlı su tarafına geçer ama tuz gibi çözünmüş maddeler geçemez.
Bu süreç sonucunda, deniz suyu tarafındaki tuz konsantrasyonu, membran boyunca su daha fazla tatlı suya geçtikçe ve konsantreden çıkarıldıkça artmaya devam eder. Bu durum, pompalanan deniz suyu miktarına bağlı olarak elde edilebilecek tatlı su miktarını sınırlayan bir faktördür.
Ters osmoz prensibi – Su üreticilerinde tuzdan arındırma
Ters osmozu etkileyen faktörler nelerdir?
Ne kadar tatlı su elde edilebileceğini belirleyen çeşitli faktörler vardır. Bunlar arasında membran yüzeyi, deniz suyu akış hızı, tuzluluk, sıcaklık ve basınç yer alır.
İlk iki faktör, seçilen sistemle birlikte sabittir. Memranların boyutu ve sayısı yüzeyi, deniz suyu hacim akışı ise pompa tarafından belirlenir. Her ikisi de sistem tasarımı sırasında önemli değişkenlerdir.
Bizi çevreleyen deniz suyunun tuzluluğu, içinde bulunduğumuz su kütlesine bağlı olarak değişir ve ozmotik basıncı belirler. Örneğin Baltık Denizi’nde, tuz oranı %1-2 civarında olduğu için tatlı su üretmek için yaklaşık 35 bar basınç yeterlidir. Büyük okyanuslar, örneğin Atlantik’te, %3,5 tuzlulukta tatlı su üretmek için yaklaşık 55 bar basınç gereklidir.
Sıcaklığın su üretimi üzerindeki etkisi
Su üretim sürecinde sıcaklığın etkisi
Su sıcaklığı da ozmotik basıncı ve dolayısıyla ters osmozu etkiler. Sıcaklık ne kadar yüksekse, ozmotik basınç o kadar düşük olur. Su üreticilerinin performans bilgileri genellikle %3,5 tuzluluk ve 25 °C’deki deniz suyuna göre verilir. Daha soğuk sularda seyahat ediyorsanız, diğer parametreler aynı olsa bile tatlı su üretim oranının daha düşük olduğunu fark edersiniz. Solda, 60 l/saat nominal tatlı su üretimi olan tipik bir yelkenli tekne sistemi için bu etkinin basitleştirilmiş bir gösterimi yer almaktadır.
Su üreticilerinin enerji verimliliklerini öğrenmeye devam edin!