התפלה: פתרון חכם עם תג מחיר לא קטן

נדמה שכמה שנשקה את הארץ במים היא לעולם לא תרווה. בעיית המחסור במים היא בעיה כלל עולמית המושפעת משני כוחות חזקים: התחממות כדור הארץ וריבוי האוכלוסייה - שניהם במגמת עלייה. גורמי הסביבה וכמות המזון והמים היו אמורים כבר מזמן להגביל את מספר התושבים על פני כדור הארץ, אבל למדנו לפתח חקלאות אינטנסיבית, לייצר יותר מזון וגם - להתפיל מים בעלויות נמוכות יחסית.

הסיפור העולמי חוזר על עצמו ומתעצם בישראל: אנו מתרבים, הבריאות טובה ואנו מאריכים שנים. בנוסף, הארץ קולטת עלייה וגם ידיים עובדות רבות. בהתאם, צריכת המשאבים רק גוברת. במזרח התיכון נושא המים הוא נושא חם. מאז ומעולם נלחמנו על המים, ואולי בפתרון בעיית המים טמון המפתח לשלום.

קל לנו להכות על חטא; אנחנו מבזבזים הרבה מים, מתרחצים כל יום, מדיחים את האסלות ומשקים את הגינות והשדות, ולא סומכים שייפתחו שערי שמיים. אך מי יוכל להחליט איפה עובר הגבול בין האמת המדעית לפניקה שיש להשליט על הציבור כדי שיתעשת ויפסיק לבזבז? האם בחברת השפע של המאה ה-21, כשלכולנו יש מכוניות, מחשבים וחשמל בבתים, לא נוכל להרשות לעצמנו להשקות את הגינות, להתרחץ, לשתות, או לאכול ירקות טריים?

איך מפיקים מים ממי הים?

הפתרון שנמצא כדי להגדיל את היצע המים השפירים הוא התפלה של מי הים. השיטה הבולטת ביותר היא אוסמוזה הפוכה. הנה ההסבר המהיר - בלי יותר מדי מונחים מדעיים:

התהליך מבוסס על התופעה הטבעית שלכל תמיסת מלח קיים לחץ אוסמוטי (צפיפות). הלחץ הזה נמצא ביחס ישיר לריכוז התמיסה - כלומר ככל שהיא מרוכזת יותר, כך הלחץ האוסמוטי שלה גבוה יותר.

מערך המסננים של מתקן ההתפלה באשקלון, הגדול מסוגו בעולם‏ (צילום: רחלי עינב)

1

2

3

4

5

עכשיו נניח שיש לנו שתי תמיסות עם ריכוזים שונים - ולחצים אוסמוטיים שונים - שביניהן מפרידה ממברנה חצי חדירה, שרק חומרים בעלי מולקולה קטנה - כמו המים למשל - יכולים לחדור בעדה. הפרש הלחצים האוסמוטיים בין שתי התמיסות יגרום ללזרימה ספונטנית של הממיס (המים) דרך הממברנה בכיוון אחד: מהתמיסה הפחות מרוכזת לתמיסה היותר מרוכזת. זוהי דרך הטבע.

בתהליך האוסמוזה ההפוכה הזרימה היא בכיוון ההפוך: המים זורמים מהמכל בו יש תמיסה בריכוז גבוה (מי ים) למכל שבו יש תמיסה בריכוז נמוך (מים מותפלים). איך הופכים את כיוון הזרימה - על ידי הפעלת לחץ חזק באמצעות משאבות. מי הים (התמיסה המרוכזת) מוזרמים בלחץ של 55 עד 70 אטמוספירות על פני הממברנות. המים, שהם כמעט נטולי מלחים, חודרים דרכן הממברנות והופכים למוצר - מים מותפלים. מה שנותר מאחור הם מי ים שבהם ריכוז מלחים גבוה מאוד - תמלחת - שהופכת לרכז ומוחזרת לים. זו כל התורה על רגע אחת.

הלב הפועם: צינורות לחץ שבתוכם ממברנות (צילומים: רחלי עינב)

עכשיו, כשאנחנו כבר יודעים להכין מים ממי הים, צריך להתלבט האם העלויות הכלכליות והסביבתיות של הקמה ותפעול מתקני התפלה הן סבירות? יש דעות לכאן ולכאן. לאחרונה, על רקע משבר המים, מתגברות הקריאות להחיש את מערך ההתפלה ותרעומת על העיכוב רב השנים. מאחר שאני מעורבת בהיבטים הסביבתיים של ההתפלה, אני יודעת שלהקים מתקן התפלה קשה יותר מאשר לערוך מצגת באינטרנט, ושלמתקני ההתפלה יש מחיר כלכלי ומחיר סביבתי.

כמה זה עולה לנו?

במה כרוכה הקמה של מתקן התפלה? מדובר בהשקעה שנעה בין חצי מיליארד למיליארד ש"ח. וגם אם רוב המתקנים נבנים בשיטת BOT (הזוכה במכרז בונה, מפעיל אותו לכמה שנים ואז מעביר למדינה) הרי שהמדינה מצדה מתחייבת לקנות את המים במחיר קבוע מראש לכל התקופה. המשמעות היא שמחיר המים מגולגל על הצרכנים.

עלויות של מי ההתפלה הן קצת פחות מחצי דולר לקוב מים, ואף על פי שהתהליך משתפר ומתייעל, מחירו עדיין גבוה מאוד - הרבה יותר יקר משאיבת מים מקידוחים למשל.

מלבד הכסף, הקמה של מתקן התפלה אורכת זמן רב. במכרז, שכולל לרוב שני שלבים, מתחרות הקבוצות במשך כשנה, שלאחריה הקבוצה שזכתה מתכננת, בודקת ומחפשת מימון. הביצוע מתחיל בתהליך מייגע של רישוי. המדינה, באמצעות נציגיה, בודקת בקפדנות את התכנון, כולל את יעילותו ואת ההשפעה שלו על הסביבה, בתהליך שנמשך שנה נוספת. לאחר שהתכניות מאושרות והבנייה מתחילה, יחלפו לפחות עוד שנתיים עד לכוס המים הראשונה.

שנתיים עד שהמים זורמים. רכיב במתקן ההתפלה בפלמחים

הזמן הארוך הזה מושפע, כמובן, מהתנאים בשטח - קרי מהיצע המים הזמינים. גשמים או לחילופין שנות בצורת, גילוי מאגרים תת-קרקעיים או פיתוח טכנולוגיות חדישות שמוזילות את התהליך יכולים לטרוף את הקלפים ומחייבים עדכון של התכניות. מהעדכון עד לביצוע חולפות שנים. מניסיוני בליווי מתקני התפלה מראשית הקמתם, התהליך ממושך ומייגע, וטוב שכך. כי לדעתי אין להשקיע השקעות כל כך מסיביות של זמן, כסף ומשאבים על פי החלטות פופוליסטיות פזיזות.

ויש תג מחיר מסוג אחר: מחיר סביבתי 

היתרון הברור של מתקן התפלה הוא המים. אך יש להם, כאמור, מחיר סביבתי שבתכנון נכון ניתן לצמצם, כיוון שרוב המטרדים הם בעלי אופי מקומי. אפשר למנות חמישה תחומים בהם מושפעת הסביבה ממתקן התפלה: פגיעה בשימושי קרקע, פגיעה בסביבה הימית, שימוש מוגבר באנרגיה, פגיעה במי התהום ומפגעי רעש.

צינורות שנמתחים מהחוף לעומק הים פוגעים בסביבה הימית

פגיעה בשימושי קרקע מתבטאת בשימוש בחופי ים להקמת המתקן. רצועות חוף שהיו יכולות לשמש לתיירות ונופש הופכות למרכז תעשייתי. לכן ההמלצה היא להימנע מהקמת מתקנים באזורים הסמוכים לשמורות טבע ובעיקר לחופים סלעיים, ולהעדיף מתקנים הממוקמים באזורים המיועדים לתעשייה או מרוחקים מקו המים. בישראל – בדרום הארץ יותר מאשר בצפונה.

פגיעה בסביבה הימית מתרחשת בעיקר במוצא הצינור. אמנם מי הרכז (שאריות ההתפלה) הם חומרים טבעיים לים, משקלם הסגולי הגבוה (כפול ממי הים) ולפיכך הם שוקעים לקרקעית. בנוסף, מוסיפים להם כימיקלים וקיים חשש לפגיעה באוכלוסיות ימיות. גם הנחת הצינורות והפעלת מערך יניקת המים למתקן ההתפלה עלול לגרום לנזק. מידת ההשפעה משתנה בהתאם לאופי של הים, לרגישות הביולוגיות של בית הגידול הימי ולטכנולוגיות של מתקן ההתפלה. בשנים האחרונות יש טכנולוגיות המאפשרות להטמין את הצנרת, דבר המקטין את הפגיעה בסביבה הימית.

שימוש מוגבר באנרגיה פוגע בסביבה באופן ישיר ועקיף. כדי להפעיל מתקן התפלה דרושה הרבה אנרגיה, וכדי לייצר אותה צריך לשרוף דלקים, היוצרים זיהום אוויר, ומגבירים את פליטות גזי החממה שתורמים להאצת התחממות כדור הארץ. אחת ההגדרות אומרת שמתקן התפלה הוא מתקן שממיר דלק במים. ההגדרה הזו קצת צינית, אבל בהחלט לא משוללת בסיס.

צינורות ענק מלאים במי ים מסכנים את מי התהום אם יתבקעו 

מתקן התפלה עלול גם לפגוע במי התהום. החשש הזה רלוונטי בעיקר כאשר יש הולכה של צינורות מי ים ומי רכז. כאן יש דילמה: אם רוצים להימנע מפגיעה בשימושי הקרקע (בחוף), אז מקימים את מתקן ההתפלה רחוק מהים. המשמעות היא שצריך להניח צינורות ארוכים והם מגבירים את הסכנה. מתקן התפלה שואב כמויות אדירות של מי ים, בעזרת שניים או שלושה צינורות בקוטר של 1.8 עד 2 מטר שעובדים כל הזמן. פיצוץ בצינור כזה כתוצאה מתקלה או מחבלה עלול לזהם את מי התהום שנמצאים מתחת לאדמה עליה מונח הצינור.

אנרגיה סולרית מזון אורגני ירוק לבית ירוק למשרד

הצטרף לאינדקס האינדקס המלא

ויש גם מפגעי רעש: מפעל להתפלת מי ים באוסמוזה הפוכה הוא מתקן רועש, בגלל משאבות הלחץ שדוחסות את מי הים אל הממברנות. הפתרונות למפגע הרעש הם טכנולוגיים: חופה אקוסטית וכ"ד, ואפשר גם להקים את מתקן ההתפלה באזור מרוחק מאוכלוסייה - אבל אז אפשר שהוא גם יתרחק מהחוף, ואנו מסתכנים, כאמור, בפגיעה במי התהום.

• הכתבה המלאה מופיעה בגיליון נובמבר של "טבע הדברים"