Desalinasyon

Desalinasyon, insan tüketimi, sulama veya endüstriyel uygulamalar için uygun tatlı su üretmek amacıyla deniz suyu veya acı yeraltı suyu gibi tuzlu sulardan tuzların ve diğer minerallerin uzaklaştırılması sürecidir.^[1][2] Bu teknoloji, Dünya yüzeyinin %70’inden fazlasını kaplayan deniz suyunu kullanılabilir kaynaklara dönüştürerek kurak bölgelerdeki su kıtlığını ele alır; ancak ozmotik basıncı aşmak veya suyu buharlaştırmak için öncelikle önemli miktarda enerji girdisi gerektirir.^[1] Modern desalinasyon, çok kademeli flaş buharlaştırma gibi termal damıtma tekniklerine göre verimliliği nedeniyle küresel kapasitenin çoğunluğunu oluşturan ve tuzları ayırmak için suyu yüksek basınç altında yarı geçirgen bariyerlerden geçiren membran tabanlı bir filtrasyon yöntemi olan ters ozmozu ağırlıklı olarak kullanır.^[3][2] Antik damıtma yöntemleri binlerce yıl öncesine dayanırken, büyük ölçekli uygulama 20. yüzyılın başlarında 1928’deki ilk çok etkili damıtma tesisi ile başladı; bunu 1975 sonrasında geliştirilmiş membranlar ve enerji geri kazanım sistemleri sayesinde üretim maliyetlerini yarıya indiren hızlı ilerlemeler izledi.^[3][4]

[Image of desalination process diagram]

Günümüzde Suudi Arabistan, İsrail gibi ülkelerdeki mega tesisler ve Fas ile Katar’daki gelişmekte olan tesisler günde yüz milyonlarca litre üretim yaparak hiper-kurak ortamlarda su kendine yeterliliğini sağlamaktadır; ancak bu durum, genellikle enerjiden kaynaklanan %50-70 oranındaki yüksek işletme maliyetleri ve deniz ekosistemlerine zarar veren hipersalin (aşırı tuzlu) salamura deşarjı ile fosil yakıtlarla çalıştırıldığında önemli sera gazı emisyonları gibi çevresel dezavantajlar pahasına gerçekleşmektedir.^[5][6] Tartışmalar, alım yapılarından kaynaklanan larva ölümleri ve salamuradan kaynaklanan yerel okyanus ölü bölgeleri gibi bu ekolojik etkilerin yanı sıra, 2030 yılına kadar iki katına çıkması öngörülen küresel talep artışı karşısında ölçeklenebilirlik üzerine odaklanmakta ve su güvenliği ile sürdürülebilirlik arasındaki ödünleşimlerin altını çizmektedir.^[7][8]

Temeller

Tanım ve Temel Prensipler

Desalinasyon, başta deniz suyu veya acı yeraltı suyu olmak üzere tuzlu su kaynaklarından çözünmüş tuzları, mineralleri ve diğer safsızlıkları uzaklaştırmak için kullanılan fiziksel süreçleri ifade eder ve içme, sulama veya endüstriyel uygulamalar için uygun tatlı su sağlar.^[1] Deniz suyu tipik olarak 35.000 mg/L toplam çözünmüş katı madde (TDS) içerirken, acı su 1.000 ila 10.000 mg/L arasında değişir; desalinasyon, içilebilir standartlar için TDS’yi 500 mg/L’nin altına düşürür.^[2] Dünya sularının yaklaşık yüzde 97’si tuzludur, bu da desalinasyonu sınırlı tatlı su kaynaklarına potansiyel bir takviye haline getirir.^[2]

Temel prensip, uçuculuk, çözünürlük veya moleküler boyuttaki farklılıklardan yararlanan yöntemlerle suyu iyonik çözünenlerden ayırmayı içerir. Termal damıtma, buharlaşma gizli ısısını kullanır: tuzlu besleme suyu, ayrı olarak yoğunlaşan saf su buharını buharlaştırmak için ısıtılır ve uçucu olmayan tuzlar kalıntıda bırakılır; bu, ideal koşullar altında buharlaşan her kg su için en az 2.257 kJ enerjiye eşdeğer enerji gerektirir.^[9] Ters ozmoz gibi membran süreçleri, deniz suyu için genellikle 50-80 bar olan ozmotik basıncı aşan hidrolik basınç uygulayarak suyu, boyut dışlama ve yük itme nedeniyle hidratlı iyonları reddeden yarı geçirgen membranlardan geçmeye zorlar.^[3] Her desalinasyon sistemi iki akış üretir: besleme hacminin yüzde 30-50’sini oluşturan düşük tuzlu bir ürün (permeat veya distilat) ve bertaraf gerektiren konsantre bir salamura atığı.^[10]

Bu prensipler, termodinamik ve kütle transferi yasalarıyla yönetilir; burada minimum enerji talepleri karışımın Gibbs serbest enerjisinden kaynaklanır (deniz suyu için metreküp başına yaklaşık 1-2 kWh), ancak gerçek süreçler ısı kayıpları veya basınç düşüşleri gibi tersinmezliklerden kaynaklanan verimsizliklere maruz kalır.^[9] Partikülleri uzaklaştırmak için filtrasyon gibi ön arıtma ve yeniden mineralizasyon ile dezenfeksiyonu içeren son arıtma, kirlenmeyi ele alır ve ürün kalitesini sağlar.^[3]

Su Kıtlığını Ele Almadaki Rolü

Desalinasyon, kurak iklimler, aşırı kullanım veya nüfus baskıları nedeniyle doğal kaynakların yetersiz olduğu bölgelerde deniz suyu ve acı yeraltı suyundan içilebilir su üreterek, akut su kıtlığıyla karşı karşıya olan bölgelerde geleneksel tatlı su kaynaklarına kritik bir takviye görevi görür. Küresel olarak, 150’den fazla ülkede 20.000’den fazla desalinasyon tesisi, 2025 itibariyle günde yaklaşık 150 milyon metreküp tatlı su üreterek yaklaşık 300 milyon kişiye içme suyu sağlamakta ve sınırlı yağış veya nehir erişimi olan kıyı bölgelerindeki kıtlıkları hafifletmektedir.^[11][12] İsrail gibi su stresi yaşayan ülkelerde desalinasyon, evsel su arzının %55-75’ini oluşturmakta ve ülkenin, kıtlık kaynaklı kısıtlamaları tersine çeviren Sorek ve Hadera gibi büyük ölçekli ters ozmoz tesisleri aracılığıyla su fazlası elde etmesini sağlamaktadır.^[13][14] Benzer şekilde, Suudi Arabistan, Arap Yarımadası’nın hiper-kurak ortamında kentsel ve endüstriyel talepleri desteklemek için günde 5 milyon metreküpten fazla üretim yapan tesisler işleten Tuzlu Su Dönüşüm Kurumu (Saline Water Conversion Corporation) ile belediye su ihtiyacının yaklaşık %50’si için desalinasyona güvenmektedir.^[15]

Teknolojinin etkinliği, Dünya yüzeyinin %71’ini kaplayan geniş okyanus tuzlu su kaynağına erişebilmesinden, akifer tükenmesi veya sınır aşan nehir anlaşmazlıkları gibi hidrolojik kısıtlamaları aşabilmesinden kaynaklanmaktadır; bu durum, İsrail’in tuzsuzlaştırılmış su uzmanlığını komşularına ihraç etmesi ve bölgesel su dengelerini stabilize etmedeki rolü ile kanıtlanmıştır.^[15] Enerji verimliliğindeki ilerlemeler, özellikle ters ozmozda, tüketimi metreküp başına 3 kWh’ye düşürerek, düşük maliyetli elektrik veya yenilenebilir enerjilerle eşleştirildiğinde onu uygulanabilir hale getirmiştir; ancak termal yöntemler metreküp başına 10-15 kWh ile daha yüksek kalmaya devam etmektedir.^[16] Bu durum, desalinasyonun bazı emirliklerde kamu suyunun %90’ını oluşturduğu Körfez ülkelerinde ölçeklenebilirliği mümkün kılmış ve tesis kurulumu ile azalan kıtlık endeksleri arasındaki nedensel bağlantıları göstermiştir.^[17]

Bu katkılara rağmen, desalinasyonun rolü, genellikle metreküp başına 0.50-1.00 $ olan yüksek sermaye ve işletme maliyetleri ve yönetilmediği takdirde yerel ekosistemleri hipersalin hale getirebilen ve deşarj noktalarının yakınında deniz tuzluluğunu %50’ye kadar artırabilen salamura deşarjı dahil olmak üzere çevresel dışsallıklar nedeniyle sınırlı kalmaktadır.^[18] Kuveyt gibi ağır kullanıcılarda bir ülkenin elektriğinin %3-6’sına eşdeğer olan enerji talepleri, şebeke genişletmeleri veya güneş enerjisi entegrasyonu olmadan daha geniş çapta benimsenmeyi sınırlarken, ön arıtma kimyasal kullanımı ve deniz yaşamının su alma yapılarına sürüklenmesi, fizibilite çalışmalarında her zaman nicelleştirilmeyen ekolojik maliyetler eklemektedir.^[19][20] Bu nedenle, desalinasyon varlıklı kıyı bölgelerindeki acil kıtlığı ele alırken, 2050 yılına kadar 5 milyar insanı etkilemesi öngörülen küresel tatlı su açıkları için tek başına bir çözüm olmaktan ziyade, koruma, atık suyun yeniden kullanımı ve altyapı reformları ile birlikte tamamlayıcı bir strateji olarak en iyi şekilde işlev görür.^[21]

Tarihsel Gelişim

20. Yüzyıl Öncesi Girişimler

Desalinasyondaki erken girişimler, esas olarak deniz suyunun yoğunlaşma için tatlı su buharını buharlaştırmak üzere ısıtıldığı basit damıtmaya veya ilkel filtrasyon yöntemlerine dayanıyordu; ancak bunlar küçük ölçekli ve emek yoğundu, yaygın uygulamadan ziyade esas olarak denizcilik veya izole kullanımlar için uygundu.^[22] Arkeolojik ve metinsel kanıtlar, bu tür uygulamaların Tunç Çağı’na kadar uzandığını, Girit’teki Minoslu denizcilerin (MÖ 3200–1100 civarı) Akdeniz yolculukları sırasında deniz suyundan içilebilir su üretmek için kaynatma teknikleri kullandığını göstermektedir.^[22] Benzer şekilde, MÖ 1250 civarında Pers İmparatorluğu’nda, İran’daki Çoga Zenbil’deki altyapı, tuzlu kaynakları rezervuarlara yönlendiren ve işleyen su arıtma sistemlerini içeriyordu; bu da acı suyu yönetmek için erken dönem organize çabaları göstermektedir.^[22]

Antik Yunan’da felsefi gözlemler kavramsal temeli attı: Anaksimandros (MÖ 610–547 civarı) suyun hidrolojik döngüdeki buharlaşmasını ve geri dönüşümünü not ederken, Aristoteles (MÖ 384–322) Meteorologica‘da deniz suyunu bir kapta kaynatarak ve yoğuşmayı bir süngerle toplayarak tuzdan arındırmayı açıkça tanımladı.^[22] Yunan denizciler gemilerde damıtmanyı rutin olarak uyguladılar ve buharı salamuradan ayırmak için temel aparatlar kullandılar.^[23] Roma uygulamaları filtrasyonu ilerletti, tuzları hapsetmek için kil kaplar kullandı ve arıtma için ısıtmayı kum veya çakıl katmanlarıyla birleştirdi; ancak bu yöntemler düşük hacimler verdi ve deniz suyu için birincil çözümler olmaktan ziyade su kemeri sistemlerine ek olarak kaldı.^[22] Yaşlı Plinius (MS 23–79), distilatı yakalamak için deniz suyunu yünlerden veya balmumu emdirilmiş toplardan geçirmek gibi kara tabanlı teknikleri belgeledi.^[24]

Ortaçağ döneminde Arap bilginler, simya metinlerinde kanıtlandığı gibi, imbikler ve deniz suyunu ısıtmak için aynalarla güneş konsantrasyonu kullanarak kurak ortamlarda damıtmanyı geliştirdiler; bu yenilikler, tuzlu yeraltı suyunun yaygın olduğu İslam dünyasındaki ihtiyaçlardan kaynaklanıyordu.^[25] Çin’de, Savaşan Devletler döneminden (MÖ 475–221 civarı) ve sonrasından (MÖ 200 civarı) metinler, hem deniz suyuna hem de konsantre çözeltilere uygulanan, kaynamış salamuralardan tuzları adsorbe etmek için vapurlarda bambu hasırlar veya örtüler kullanıldığını tarif etmektedir.^[22][24] MS 4. yüzyıla gelindiğinde, Aziz Basil’in gemi kazası sonrası anlatısı gibi kayıtlar, buharı yoğunlaştırmak için kaynayan kapların üzerine yerleştirilen süngerleri vurgular; bu, denizci geleneklerinde yankılanan taşınabilir bir yöntemdir.^[24]

Ondokuzuncu yüzyıl çabaları, kapasiteyle ilgili ayrıntılar seyrek olsa da, muhtemelen askeri veya sömürge ihtiyaçları için 1560 civarında Tunus kıyılarındaki bir adada inşa edilen belgelenmiş ilk kara tabanlı deniz suyu damıtma tesisi ile yarı endüstriyel ölçeklere geçişi işaret etti.^[26] İngilizler, 19. yüzyılın ortalarında Yemen’in Aden kentinde, buharla çalışan buharlaşmaya dayanarak Kızıldeniz limanındaki gemilere tedarik sağlamak için bir damıtma tesisi kurdu.^[27] 1898’e gelindiğinde Rusya, karada erken bir çok etkili buharlaşma tesisi işletti ve sıralı kaynatma aşamaları yoluyla mütevazı günlük tatlı su çıktıları üreterek 20. yüzyıl termal yöntemlerinin habercisi oldu, ancak yine de yüksek yakıt talepleriyle kısıtlıydı.^[28] 20. yüzyıl öncesi bu çabalar yenilikçi olsa da, enerji verimsizlikleri ve malzeme sınırlamaları nedeniyle engellendi ve modern kapasitelere kıyasla ihmal edilebilir miktarlar üretti (tipik olarak gemi kullanımı için günde litreler veya nadir kara kurulumları için metreküpler).^[24]

20. Yüzyıl İlerlemeleri

20. yüzyıl, II. Dünya Savaşı sonrası su kıtlığı ve devlet yatırımlarının etkisiyle, desalinasyonda küçük ölçekli, enerji yoğun damıtmadan ölçeklenebilir termal ve membran süreçlerine doğru çok önemli bir değişime işaret etti. 1955 yılında ABD İçişleri Bakanlığı, araştırmaları finanse etmek için Tuzlu Su Ofisi’ni kurdu ve bu da 1961’de Teksas, Freeport’ta ilk ABD desalinasyon tesisinin kurulmasına yol açtı.^[22] Eşzamanlı olarak, çok kademeli flaş (MSF) damıtma çığır açan bir termal yöntem olarak ortaya çıktı; 1950’lerde İskoçya’daki Weirs of Cathcart tarafından geliştirilen bu yöntem, ilk kez 1954’te ABD Donanması uçak gemisi Independence’a her biri günde 50.000 galon üreten dört adet 5 kademeli ünite ile kuruldu ve 1956’da Kuveyt’te günde 500.000 imparatorluk galonu ünitelere ölçeklendi.^[29] MSF’nin verimliliği, önceki çok etkili damıtmaya kıyasla enerji ihtiyaçlarını azaltarak, salamurayı birbirini izleyen düşük basınçlı aşamalarda flaş buharlaştırmadan kaynaklanıyordu.^[27]

Membran teknolojileri yüzyılın ortalarında hızla ilerledi; elektrodiyaliz 1950’lerde elektrik alanları altında iyon seçici membranlar kullanılarak acı su arıtımı için ticarileştirildi. Ters ozmoz (RO), 1959’da Breton ve Reid’in selüloz asetat filmler kullanan gösterimlerinden sonra ivme kazandı ve 1960’ta Kaliforniya Üniversitesi’nde ilk sentetik RO membranı ile sonuçlandı.^[27] 1962’de Sidney Loeb ve Srinivasa Sourirajan, UCLA’da asimetrik selüloz asetat membranını geliştirerek daha yüksek akı ve tuz reddi sağladı; bunu 1963’te General Atomics tarafından yapılan ilk pratik spiral sarımlı modül izledi.^[27] İlk ticari RO tesisi 1965 yılında Coalinga, Kaliforniya’da açılarak günde 1 milyon galon acı suyu arıttı.^[22]

1970’lere gelindiğinde deniz suyu uygulamaları çoğaldı; ilk deniz suyu RO tesisi 1974’te Bermuda’da faaliyete geçti ve 1975’te Suudi Arabistan’ın Cidde kentindeki büyük bir tesis, arayüzey kompozit membranları kullandı.^[27] Yenilikler arasında 1967’de DuPont’un içi boş elyaf modülü ve 1978’de John Cadotte’un üstün dayanıklılık ve performans sunan, 1981’de üç katmanlı TFC olarak patentlenen tamamen aromatik ince film kompozit (FT-30) membranı yer aldı.^[27][29] MSF gibi termal yöntemler, 1960’ların sonlarında günde 10 milyon galonu aşan tesislerle Orta Doğu’daki büyük ölçekli üretime hakim olurken, RO maliyetleri membran iyileştirmeleri nedeniyle düştü ve daha geniş çapta benimsenmeye zemin hazırladı. Düşük basınçlı nanofiltrasyon membranları 1986’da ortaya çıktı ve kısmi demineralizasyon için verimliliği daha da artırdı.^[27] Bu gelişmeler, spesifik enerji tüketimini erken termal tesislerdeki 10 kWh/m³’ün üzerinden daha düşük rakamlara indirerek kurak bölgeler için ekonomik canlılığı sağladı.^[29]

2000 Sonrası Genişleme ve Ölçeklendirme

Küresel desalinasyon kapasitesi 2000 yılından sonra çarpıcı bir şekilde genişledi; yüzyılın başında günde yaklaşık 20 milyon metreküpten (m³/gün) 2010’ların sonlarında 100 milyon m³/gün’ün üzerine çıkarak beş kat arttı ve bu artış temel olarak deniz suyu ters ozmoz (SWRO) teknolojisiyle sağlandı.^[30][31] Bu büyüme, 2017 yılına kadar kümülatif sözleşmeli kapasitenin 99.8 milyon m³/güne ulaşması ve 2020’lerin başlarında dünya çapında 16.000’den fazla faal tesisle desteklenen yıllık %6-12’lik kapasite ilavelerini yansıtıyordu.^[32][33] Orta Doğu, özellikle Suudi Arabistan ve Birleşik Arap Emirlikleri gibi Körfez İşbirliği Konseyi (KİK) ülkeleri, bu ölçeklenmenin çoğunluğunu oluşturdu; burada desalinasyon, kronik kıtlıkla karşı karşıya olan kurak bölgelerde belediye suyunun %70’inden fazlasını sağlamaktadır.^[34]

SWRO’nun 2000 sonrası hakimiyeti, termal yöntemlere kıyasla daha düşük enerji gereksinimlerinden kaynaklandı; termal damıtma marjinal kazanımlar görürken, üstel tesis çoğalmasını sağladı.^[35] 2000’den bu yana eklenen yeni kapasitenin %90’ından fazlası, deniz suyunu yüksek basınç altında yarı geçirgen bariyerlerden geçiren ve büyük ölçekli tesisler için spesifik tüketimi 3-4 kWh/m³’e düşüren enerji verimliliğine ulaşan RO membranlarını kullandı.^[30][36] Bu geçiş, membran malzemesindeki ilerlemeler ve kirlenmeyi en aza indiren ve operasyonel ömrü uzatan ultrafiltrasyon gibi ön arıtma yenilikleri ile kolaylaştırıldı ve 1 milyon m³/gün kapasiteyi aşan mega tesislere izin verdi.^[37]

İkonik ölçeklendirme projeleri bu dönemin hırslarını örnekledi: 2014 yılında 1.036 milyon m³/gün çıktı ile devreye alınan Suudi Arabistan’ın Ras Al-Khair tesisi, verimlilik için kojenerasyonu entegre ederek dünyanın en büyük SWRO tesisi oldu.^[34] Benzer şekilde, BAE’nin Taweelah tesisi (909.200 m³/gün) ve İsrail’in Sorek tesisi (624.000 m³/gün, 2013’te faaliyete geçti), tesislerin sermaye maliyetlerini optimize ederken talebi karşılamak için aşamalar halinde inşa edildiği modüler ölçeklendirmeyi gösterdi.^[34][38] Orta Doğu dışında, Avustralya ve ABD acı su ve deniz suyu RO’sunu genişletti; Kaliforniya’daki Carlsbad (189.300 m³/gün, 2015), düzenleyici engellerin ortasında kıyı kıtlıklarını ele aldı.^[39]

Maliyet düşüşleri benimsenmeyi daha da artırdı; SWRO için seviyelendirilmiş maliyetler 2000’lerin başındaki 0.50-1.00 $/m³’ten 2020’ye kadar 0.40-0.70 $/m³’e düştü; bu durum ölçek ekonomilerine, enerji fiyat riskinden korunmaya ve %95 verimliliğe ulaşan enerji geri kazanım cihazları gibi süreç optimizasyonlarına atfedildi.^[40][41] Salamura deşarjı ve yüksek ön yatırımlar gibi devam eden zorluklara rağmen, bu eğilimler desalinasyonu geleneksel kaynaklara uygun bir ek olarak konumlandırdı ve 2020’ler boyunca yıllık %7 olarak öngörülen artan küresel talebi karşılamak için büyümenin devam edeceği tahmin ediliyor.^[42]

Çekirdek Teknolojiler

Termal Damıtma Yöntemleri

Termal damıtma yöntemleri, tuzlu suyu ısı kullanarak buharlaştırır, saf buharı konsantre salamuradan ayırır ve daha sonra tatlı su üretmek için yoğunlaştırır. Bu süreçler buharlaşma gizli ısısından yararlanır; suyu atmosferik basınçta veya kaynama noktalarını düşürmek ve kabuklaşma risklerini azaltmak için vakum altında kaynatmak üzere termal enerji gerektirir.^[1] Membran tabanlı tekniklerin aksine, termal damıtma, uçucu olmayan çözünen maddelerin neredeyse tamamen reddedilmesini sağlar, 10 μS/cm’nin altında iletkenliğe ve minimum biyolojik kirleticiye sahip distilat verir (besleme suyu ön arıtmasının partikülleri veorganikleri ele alması koşuluyla).^[43] Başlıca uygulamalar arasında, atık ısının enerji maliyetlerini dengelediği buhar çevrimli enerji santralleriyle entegre büyük ölçekli deniz suyu desalinasyonu ve kazan besleme suyu gibi yüksek saflık gereksinimleri için daha küçük sistemler yer alır.^[44]

Temel varyantlar arasında çok kademeli flaş (MSF) damıtma, çok etkili damıtma (MED) ve buhar sıkıştırma (VC) sistemleri bulunur. MSF’de, önceden ısıtılmış salamura, azalan basınçlardaki ardışık odalara girer ve her aşamada flaş buharlaşmaya neden olur; buhar, gelen beslemeyi taşıyan borular üzerinde yoğunlaşarak onu önceden ısıtır ve gizli ısıyı geri kazanır.^[45] MED, buharlaştırıcıları seri olarak çalıştırır; burada bir etkiden gelen buhar, bir sonrakindeki salamurayı daha düşük sıcaklık ve basınçta ısıtır ve çok aşamalı ısı yeniden kullanımı yoluyla daha yüksek termal verimlilik sağlar; tipik konfigürasyonlar, korozyonu en aza indirmek için 60-70°C tepe sıcaklıklarında 4-16 etki kullanır.^[46] Mekanik (MVC) ve termal (TVC) dahil olmak üzere VC yöntemleri, düşük basınçlı buharı buharlaşma görevleri için aşırı ısıtmak üzere sıkıştırır ve elektrikli veya buhar tahrikli kompresörlerle günde 10.000 m³’ün altındaki kapasiteler için uygundur.^[47]

Enerji metrikleri ödünleşimleri vurgular: MSF tesisleri 8-16 kazanç çıktı oranı (GOR – kg buhar başına kg distilat) sergiler; bu da 80-120 kWh/m³ termal girdiye ve pompalama ve vakum bakımının hakim olduğu 1.5-4 kWh/m³ elektrik kullanımına karşılık gelir.^[48] MED, daha düşük sıcaklıklarda 50-100 kWh/m³ civarında termal taleplerle 14’e kadar GOR sunar, kabuklaşmayı azaltır ancak besleme tuzluluğunun 1.5-2 katının altında dikkatli salamura konsantrasyonu kontrolü gerektirir.^[49] VC varyantları, verimli kompresörler aracılığıyla MVC’de 10-20 GOR elde eder, ancak toplam enerji (çoğunlukla elektrik) 7-15 kWh/m³ eşdeğeri aralığındadır ve MSF/MED’in ölçek bağımlılığına göre bağımsız veya hibrit çalışmayı destekler. Genel olarak, termal yöntemlerin uygulanabilirliği ucuz ısı kaynaklarına bağlıdır; kojenerasyon, yakıt hassasiyeti nedeniyle daha yüksek bağımsız rakamlara kıyasla 35.000 ppm TDS’deki deniz suyu için 0.50-1.00 $/m³ seviyelendirilmiş maliyet sağlar.^[50] Zorluklar arasında kireç önleyici dozajlama, CaSO₄ çökelmesi için asit temizliği ve paslanmaz veya titanyum alaşımlarında Cl⁻ kaynaklı korozyon yer alır ve bu da sağlam malzemeler gerektirir.^[45]

Çok Kademeli Flaş ve Çok Etkili Damıtma

[Image of multi-stage flash distillation process]

Çok kademeli flaş (MSF) damıtma, deniz suyunun yüksek bir sıcaklığa ısıtılmasını ve ardından kademeli olarak daha düşük basınçlara sahip bir dizi odaya verilmesini, suyun bölümlerinin her aşamada buharlaşarak “flaş” yapmasına neden olmasını içerir; buhar daha soğuk borularda yoğunlaşarak tatlı su üretirken, kalan salamura bir sonraki aşamaya geçer.^[51] Bu süreç tipik olarak 10 ila 25 aşama ile çalışır ve ısıtma için kojenerasyon santrallerinden gelen buhara dayanır; buhar girişi kilogramı başına üretilen distilat kilogramını ölçen 8 ila 16’lık bir kazanç çıktı oranı (GOR) elde edilir.^[52] MSF tesisleri, distilatın metreküpü başına yaklaşık 80–120 kWh gibi önemli miktarda termal enerji ve buna ek olarak 1.5–4 kWh elektrik tüketir; bu da onu membran yöntemlerine kıyasla enerji yoğun hale getirir.^[48]

İlk ticari MSF tesisi, 1962’de Katar’ın Ras Abu Aboud kentinde günlük 6.800 metreküp kapasiteyle devreye alındı ve petrolden elde edilen bol ve düşük maliyetli enerji sayesinde Orta Doğu’da yaygın olarak benimsenmeye başlandı.^[53] MSF’nin sağlamlığı, yüksek tuzluluk oranına sahip beslemelere ve büyük ölçekli operasyonlara uygundur, ancak dezavantajları arasında 110°C’ye varan sıcaklıklardan kaynaklanan ciddi kabuklaşma ve korozyon yer alır; bu da asit dozajlamayı ve egzotik malzemeleri gerektirir ve sermaye maliyetlerini günlük kapasitenin metreküpü başına 1.000–2.000 $’a yükseltir.^[51] 2012 yılına kadar MSF, küresel desalinasyon kapasitesinin %26.8’ini oluşturuyordu, ancak daha yüksek enerji talepleri nedeniyle ters ozmozun yükselişiyle payı azaldı.^[52]

Çok etkili damıtma (MED), deniz suyunu bir dizi etki (effect) içinde buharlaştırır; burada bir etkiden gelen buhar, bir sonrakindeki salamurayı daha düşük sıcaklık ve basınçta ısıtmak için yoğunlaşır; tipik olarak 4 ila 16 etki kullanılır ve kabuklaşmayı en aza indirmek için 60–70°C’de çalışır.^[49] Gizli ısının bu seri yeniden kullanımı, MSF’ye göre termal verimliliği artırarak 10–18’lik daha yüksek bir GOR sağlar ve elektrik kullanımı metreküp başına 1.5–2.5 kWh civarındadır.^[49] Termal buhar sıkıştırmalı çok etkili buharlaşma gibi MED varyantları, yoğunlaşmayan buharları sıkıştırarak verimliliği daha da artırır.^[54]

Erken MED tesisleri 1930’larda ortaya çıktı; 1928’de bir adaya günde 60 metreküp kapasiteli bir tesis kuruldu ve Suudi Arabistan bunu 1930’ların başında kıyı operasyonları için benimsedi.^[4] Modern örnekler arasında BAE’deki, genellikle kojenerasyon için gaz türbinleriyle eşleştirilen, günde 100.000 metreküpe kadar kapasiteye sahip hibrit tesisler bulunmaktadır.^[49] MED, MSF’den daha yüksek ısı transfer katsayıları ve daha düşük korozyon riski gibi avantajlar sunarak daha düşük su kalitesiyle çalışmayı mümkün kılar, ancak daha küçük tesis boyutları (tipik olarak günde 50.000 metreküpün altında) üretir ve kaynama noktası yükselmesi sorunlarını önlemek için hassas kontrol gerektirir.^[55] Küresel olarak MED, 2019 itibariyle yaklaşık %7 pazar payına sahiptir ve değişken enerji fiyatlarına sahip bölgelerde tercih edilmektedir.^[49]

MSF ile karşılaştırıldığında, MED, daha düşük sıcaklıklar nedeniyle daha iyi enerji verimliliği ve azaltılmış ön arıtma ihtiyacı sağlar ve yoğunlaşmayanları konsantre eden flaş buharlaşma geri dönüşüm akışlarından kaçınır; ancak MSF, safsızlıklara toleransı nedeniyle hipersalin alanlarda yaygınlığını korumaktadır.^[56] Her iki yöntem de, enerji üretiminden kaynaklanan atık ısının yüksek termal girdileri dengelediği kojenerasyon ortamlarında üstündür, ancak mevcut tasarımlarla tam olarak hafifletilemeyen salamura deşarjı ve çevresel etkilerden kaynaklanan zorluklarla karşı karşıyadır.^[55]

Buhar Sıkıştırma ve Diğer Varyantlar

Buhar sıkıştırmalı desalinasyon, buharlaşan su buharını sıcaklığını ve basıncını artırmak için sıkıştırarak gizli ısıyı geri dönüştürür, böylece aşırı ısınmış buharın yoğunlaşmasına izin verirken tuzlu besleme suyunun daha fazla buharlaşması için ısı sağlar. Bu tek veya çok etkili süreç, flaşlama için basınç düşürme yerine mekanik veya termal sıkıştırmaya dayanarak, ısı geri kazanımı yoluyla daha yüksek termal verimlilik elde etmesiyle çok kademeli flaştan ayrılır. Sistemler, kaynama noktalarını düşürmek için tipik olarak vakum altında çalışır ve kabuklaşmayı en aza indirmek için buharlaşma 50–70°C’de gerçekleşir.^[57][58]

Mekanik buhar sıkıştırma (MVC), buhar basıncını yükseltmek için santrifüj veya turbo kompresör gibi elektrikle çalışan bir kompresör kullanır; bu da onu harici buhar kaynaklarından bağımsız hale getirir ve küçük ila orta kapasiteli tesisler (günde 10.000 m³’e kadar) için uygun kılar. MVC, daha düşük ozmotik basınçlardan kaynaklanan daha düşük enerji cezaları nedeniyle acı suyu (1.000–10.000 ppm TDS) arıtmada üstündür; 7–18 kWh/m³ elektrik enerjisi tüketimi ve 10–20 kazanç çıktı oranı (GOR) ile elektrik kısıtlı ortamlarda bağımsız çok etkili damıtmadan daha iyi performans gösterir. Ticari örnekler arasında, IDE Technologies’in İsrail’deki, her biri 2000’lerin başından bu yana günde 2.560 m³ üreten dört MVC ünitesi, ultra saf su üretimi için sürekli operasyonda güvenilirliği göstermektedir.^[59][60][61]

Genellikle çok etkili damıtma ile eşleştirilen termal buhar sıkıştırma (MED-TVC), düşük basınçlı buharı sürüklemek ve sıkıştırmak için yüksek basınçlı hareket buharı (kojenerasyon türbinlerinden) kullanan bir buhar jeti ejektörü kullanır ve elektrik talebini temel olarak pompalamaya (2–5 kWh/m³ toplam eşdeğer) indirir. Bu varyant, atık ısıdan yararlanarak 8–16 GOR verimiyle büyük ölçekli deniz suyu desalinasyonuna (50.000 m³/gün’ü aşan kapasiteler) uygundur, ancak 1–3 bar mutlak basınçta buhar gerektirir. Orta Doğu’da yaygın olan MED-TVC tesisleri, 10 ppm TDS’nin altında distilat saflığına ulaşır ancak ejektör karmaşıklığından kaynaklanan daha yüksek sermaye maliyetleriyle karşı karşıyadır.^[62][63]

Diğer varyantlar arasında, elektrik yerine ısıyla çalışan kimyasal sorbentler (örneğin, lityum bromür çözeltileri veya silika jelleri) kullanan absorpsiyon ve adsorpsiyon sıkıştırma yer alır; bu yöntemler, teorik verimlilikleri MVC ile rekabet eden ancak malzeme korozyonu ve döngü karmaşıklığı nedeniyle sınırlı ticari dağıtıma sahip uzak veya güneşe entegre uygulamaları hedefler. Hibrit MVC-MED sistemleri, günde 20.000 m³’e kadar kapasiteler için etkileri birleştirerek salamura hacimlerini en aza indirir ve şebeke dışı kullanım için yenilenebilir enerjilerle entegre olur; son simülasyonlarda modellendiği üzere, saf termal yöntemlere göre %15–25 enerji tasarrufu sağlar.^[59][64]

Membran Tabanlı Süreçler

Membran tabanlı desalinasyon süreçleri, su geçişine izin verirken iyonları ve çözünen maddeleri reddeden yarı geçirgen membranlar kullanarak çözünmüş tuzları tuzlu sudan ayırır. Bu yöntemler, faz değişimi olmadan demineralizasyon elde etmek için her biri farklı fiziksel prensiplerden yararlanan ters ozmoz ve nanofiltrasyon gibi basınç güdümlü teknikleri, elektrik güdümlü elektrodiyalizi ve ozmotik güdümlü ileri osmozu kapsar.^[65][66] Ortam sıcaklıklarında çalışan membran süreçleri, termal damıtmanın ısı yoğun buharlaşmasının aksine, ozmotik direnci aşmak için temel olarak elektrik veya mekanik enerji talep eder.^[67] Bu izotermal operasyon, termal enerjide tek başına 10 kWh/m³’ü aşan termal eşdeğerlere kıyasla, deniz suyu ters ozmozu için tipik olarak 2.5–4.0 kWh/m³ olan daha düşük toplam enerji kullanımı sağlar.^[68][67]

Gelişmiş seçiciliğe ve akıya sahip ince film kompozitleri gibi polimer membran sentezindeki ilerlemeler, monovalent iyonlar için %99’u aşan iyileştirilmiş red oranları ve basınç değiştiriciler gibi enerji geri kazanım cihazlarının entegrasyonu sayesinde 1970’lerden bu yana spesifik enerji tüketimini %80’den fazla azaltmıştır.^[69] Membran sistemleri, deniz suyu için %40–50 ve acı kaynaklar için %85’e varan su geri kazanımları elde ederken, ultrafiltrasyon veya kimyasal dozlama yoluyla yapılan ön arıtma, müdahale edilmediğinde akıyı yarıya indirebilecek organikler, kabuklar ve biyo-büyümeden kaynaklanan kirlenmeyi azaltır.^[70][71] Konsantre salamura deşarjı, hipersalinite ve kimyasal kalıntılar dahil olmak üzere çevresel riskler oluşturarak, buharlaştırıcılar veya kristalleştiriciler kullanan sıfır sıvı deşarjı konfigürasyonlarında yenilikleri teşvik etmektedir.^[67]

Elektrodiyaliz, alternatif katyon ve anyon değişim membranlarının elektrotlar arasına istiflendiği, doğru akımın seçici iyon göçünü yönlendirdiği, tuzları alternatif bölmelerde yoğunlaştırdığı bir yöntemdir; 5.000 mg/L TDS’nin altındaki acı sularda monovalent iyonlar için mükemmeldir ve enerji ihtiyaçları tuz konsantrasyonuyla karesel olarak artar.^[72] İleri osmoz, yarı geçirgen bir membran boyunca ozmotik basınç gradyanı kullanarak yüksek ozmolariteli bir çekme çözeltisi ile suyu tuzlu beslemeden çeker; RO’nun yüksek hidrolik basınçlarından kaçınır ve bazı konfigürasyonlarda membran kirlenme risklerini %50’ye kadar azaltır.^[73] Süreç, ölçeklenebilirliği sınırlayan rejenerasyon adımları gerektirir, ancak pilot geri kazanımlar azaltılmış kirlenme eğilimi ile %90’a ulaşmaktadır. Membran damıtma gibi hibrit membran-termal kurulumlar, hidrofobik gözeneklerden buhar permeasyonunu düşük dereceli ısıyla birleştirerek kirlenmeye dirençli operasyon için iki paradigmayı birleştirir.^[67] Genel olarak, membran teknolojileri, modüler ölçeklenebilirlik ve büyük deniz suyu tesisleri için 0.40–0.70 $/m³’e düşen maliyetlerin etkisiyle artık küresel desalinasyon kapasitesinin %60’ından fazlasını oluşturmaktadır.^[67]

Ters Ozmoz Hakimiyeti

[Image of reverse osmosis membrane diagram]

Ters ozmoz (RO), 2025 itibariyle dünya çapındaki faal tesislerin yaklaşık %85’ini oluşturarak baskın desalinasyon teknolojisi olarak ortaya çıkmıştır.^[74] Bu yaygınlık, çok kademeli flaş damıtma için 10-16 kWh/m³’e kıyasla, modern deniz suyu RO sistemlerinin üretilen suyun metreküpü başına 2-3 kWh kadar düşük spesifik enerji tüketimi elde etmesiyle, termal damıtma yöntemlerine kıyasla üstün enerji verimliliğinden kaynaklanmaktadır.^[75] 1970’lerden bu yana ince film kompozit membranlardaki gelişmeler, daha yüksek su akı oranları ve %99.5’i aşan tuz reddi sağlarken, basınç değiştiriciler gibi enerji geri kazanım cihazları, salamura atık akışlarından hidrolik enerjinin %95’ini geri kazanarak işletme maliyetlerini büyük ölçüde azaltmaktadır.^[75]

Teknolojinin modülerliği, küçük acı su ünitelerinden giga litre ölçekli deniz suyu tesislerine kadar ölçeklenebilir tesis tasarımlarına izin vererek, Orta Doğu ve Kaliforniya gibi su stresi yaşayan bölgelerde hızlı kurulumu kolaylaştırmaktadır.^[76] 1970’ler sonrası petrol fiyatı oynaklığının termal yöntemlerin fosil yakıt maliyetlerine karşı savunmasızlığını vurgulaması ve membran maliyetlerinin 1980’lerde 10 $/m²’den 2010’a kadar 1 $/m²’nin altına düşmesiyle, RO, 2000’lerin başlarında yeni kapasite ilavelerinde termal süreçleri geride bıraktı.^[77] 2024’e gelindiğinde RO, kurulu ve faal hacim metriklerine bağlı olarak %69-85 olduğu tahmin edilen küresel desalinasyon kapasitesinin büyük bir payına sahipti.^[78][74]

Membran tabanlı süreçler içinde RO, yüksek enerji talepleri (5-10 kWh/m³) ve elektrot kirlenme sorunları nedeniyle yüksek tuzluluk oranına sahip deniz suyu için daha az uygulanabilir olan ve öncelikle düşük tuzluluk oranına sahip acı kaynaklarla sınırlı kalan elektrodiyaliz gibi alternatifleri gölgede bırakmaktadır.^[75] Kirlenme önleyici kaplamalar ve 100 bar’a kadar ozmotik basınçlara dayanıklı yüksek basınçlı modüller dahil olmak üzere devam eden yenilikler, RO’nun konumunu sağlamlaştırmaya devam etmektedir, ancak salamura bertarafı ve biyolojik kirlenme için ön arıtma gibi zorluklar devam etmektedir.^[69][75]

Elektrodiyaliz ve İleri Osmoz

Elektrodiyaliz (ED), iyonları seçici iyon değişim membranlarından geçirmek için bir elektrik alanı kullanan, tuzu sudan alternatif katyon ve anyon seçici bölmelerde ayıran membran tabanlı bir desalinasyon işlemidir.^[79] ED sistemlerinde, bir membran yığını boyunca uygulanan doğru akım voltajı iyon göçü yaratarak alternatif kanallarda salamurayı yoğunlaştırırken diğerlerinde tuzsuzlaştırılmış su üretir; bu işlem, membran özelliklerine ve akım yoğunluğuna bağlı olarak %70-90 tuz giderme verimliliğine ulaştığı 3 g/L’ye kadar tuzluluk oranına sahip acı sular için özellikle etkilidir.^[80] ED için enerji tüketimi, besleme tuzluluğu, geri kazanım oranı (genellikle %50-90) ve yığın tasarımı gibi faktörlerden etkilenerek acı su beslemeleri için tipik olarak 0.7 ila 2.5 kWh/m³ arasında değişir; iyon değişim membranlarındaki son gelişmeler direnci azaltmakta ve optimize edilmiş kurulumlarda genel verimliliği %30’un üzerine çıkarmaktadır.^[81][82]

Ters ozmoz (RO) ile karşılaştırıldığında ED, yüksek basınçlı pompalamadan kaçındığı ve partiküllerden kaynaklanan kirlenmeye daha az eğilimli olduğu için düşük tuzlu acı su desalinasyonu için daha düşük enerji kullanımı ve işletme maliyetleri gösterir, ancak kalsiyum ve magnezyum gibi kabuklaşan iyonlar için ön arıtma gerektirir.^[83] Uygulamalar arasında acı yeraltı suyu arıtımı ve endüstriyel atık suyun yeniden kullanımı yer alır; İsrail ve Hollanda’da 1960’lardan beri faaliyette olan ve günde 10.000 m³’e kadar işleyen ticari tesisler bulunmaktadır; ancak ED’nin deniz suyu (yüksek tuzluluk >35 g/L) için ölçeklenebilirliği, iyon konsantrasyonuyla üstel enerji artışı nedeniyle sınırlıdır ve bu tür beslemeler için RO ile rekabet edemez.^[84] Hibrit ED-RO sistemleri, yüksek tuzlu salamuraları ön işleme tabi tutmak, genel tesis geri kazanımını artırmak ve atık bertaraf zorluklarını azaltmak için ortaya çıkmıştır.^[85]

İleri osmoz (FO), yarı geçirgen bir membran boyunca ozmotik basınç gradyanı kullanır; burada yüksek ozmolariteli bir çekme çözeltisi, tuzlu beslemeden suyu çeker, RO’nun yüksek hidrolik basınçlarından kaçınır ve bazı konfigürasyonlarda membran kirlenme risklerini %50’ye kadar azaltır.^[86] Süreç, genellikle termal yöntemler, nanofiltrasyon veya çöktürme yoluyla sonraki çekme çözüneni geri kazanımını gerektirir ve bu da toplam enerjiye 1-2 kWh/m³ ekleyebilir; bağımsız FO desalinasyonu, deniz suyu beslemeleriyle 5-20 L/m²/saat su akısı sağlar ve 2-metil-1,3-propandiol veya manyetik nanopartiküller gibi çekme ajanlarıyla eşleştirildiğinde %40-60 geri kazanım elde eder.^[87][88] FO-RO hibritlerinde enerji verimliliği, deniz suyu için 1.5 ila 3.5 kWh/m³ arasında değişir; bu, FO’nun kabuklaşmayı azaltmadaki ön arıtma rolü nedeniyle bağımsız RO’nun 2-4 kWh/m³ değerinden potansiyel olarak daha düşüktür, ancak dahili konsantrasyon polarizasyonu akıyı sınırlar ve optimizasyon için ince kanal tasarımları gerektirir.^[89][90]

FO’nun birincil uygulamaları deniz suyu desalinasyonunu ve bozulmuş suyun yeniden kullanımını hedefler; 2010’dan bu yana yapılan pilot ölçekli gösterimler sıfır sıvı deşarjı senaryolarında umut vaat etmektedir; örneğin, hibrit sistemler petrol sahalarından gelen üretilmiş suyu arıtarak kirleticileri konsantre ederken hacmin %80’ini geri kazanmıştır.^[91] Daha düşük kirlenme eğilimine ve çekme geri kazanımı için düşük dereceli ısı yoluyla yenilenebilir entegrasyon potansiyeline rağmen, FO, membran dayanıklılık sorunları ve geri dönüştürülebilir, düşük maliyetli çekme çözünenlerine duyulan ihtiyaç nedeniyle gelişmekte olan bir teknoloji olmaya devam etmektedir; ticari benimsenme RO’nun gerisindedir (2023 itibariyle dünya çapında 10’dan az büyük ölçekli tesis, çoğunlukla niş yüksek kirlilik beslemeleri için Asya’da).^[92] Karşılaştırmalarda FO, seyreltik beslemeler veya hibritleştirildiğinde enerji tasarrufunda üstündür, ancak geniş desalinasyon bağlamlarında ED veya RO ile ekonomik olarak rekabet edebilmesi için çekme rejenerasyonunun ilerletilmesine bağlıdır.^[93]

Alternatif ve Hibrit Yaklaşımlar

Donma kristalizasyonu olarak da bilinen donma-çözme (freeze-thaw) desalinasyonu, deniz suyunu buz oluşumunu tetiklemek için soğutarak saf suyun tuzlu çözeltilere göre daha düşük donma noktasından yararlanır; buz, kafes yapısındaki farklılıklar nedeniyle doğası gereği tuzları reddeder. Süreç tipik olarak doğrudan veya dolaylı temaslı dondurmayı, ardından buzun konsantre salamuradan mekanik olarak ayrılmasını ve saflaştırılmış buzun eritilmesini içerir. Bu yöntem, termal damıtmada buharlaşmaya (2260 kJ/kg) kıyasla daha düşük füzyon gizli ısısından (334 kJ/kg) yararlanır ve faz değişimi adımı için enerji gereksinimlerini potansiyel olarak %50’ye kadar azaltır.^[94][95]

Avantajları arasında düşük sıcaklıklarda çalışma nedeniyle minimum kabuklaşma ve korozyon riski, tuzluluk veya safsızlıklardaki besleme suyu değişimlerine yüksek tolerans ve %99’u aşan tuz reddi oranlarıyla çok saf buz üretimi yer alır; ancak verimli buz-salamura ayrımı, kristal büyümesi sırasında tuz hapsinin önlenmesi ve tarihsel olarak ölçeklenebilirliği sınırlayan soğutma için gereken enerji konularında zorluklar devam etmektedir. ABD Islah Bürosu programları kapsamında 1960’larda ve 1970’lerde test edilenler gibi pilot tesisler fizibiliteyi gösterdi ancak tek aşamalarda eksik desalinasyon ve çok aşamalı sistemler için yüksek sermaye maliyetleri nedeniyle ekonomik engellerle karşılaştı. 2023 itibariyle ticari dağıtım, laboratuvar ve küçük ölçekli pilotlarla sınırlı kalırken, devam eden araştırmalar verimliliği artırmak için hibrit vakum destekli veya ötektik dondurmayı araştırmaktadır.^[96][97][98]

İyon değişim desalinasyonu, deniz suyundaki sodyum ve klorür gibi istenmeyen iyonları hidrojen veya hidroksit iyonlarıyla seçici olarak değiştirmek için sentetik reçineler kullanır ve suyu nötralizasyon yoluyla etkili bir şekilde demineralize ederek saf H₂O oluşturur. Süreç, asitler veya bazlar kullanılarak periyodik reçine rejenerasyonu gerektirir ve konsantre atık akışları üretir. Acı su veya düşük tuzlu atık suların parlatılması için verimli olsa da, deniz suyuna doğrudan uygulama yüksek iyonik yük (yaklaşık 35.000 ppm TDS) nedeniyle pratik değildir; büyük reçine hacimleri ve ters ozmozdan daha fazla salamura hacmi üreten sık, maliyetli rejenerasyonlar gerektirir.^[99][100]

Hibrit konfigürasyonlarda iyon değişimi, birincil desalinasyon ters ozmoz yoluyla yapıldıktan sonra artık sertliği veya bor gibi belirli kirleticileri gidermek için bir son arıtma görevi görür ve bağımsız deniz suyu fizibilitesi olmadan genel saflığı artırır. Enerji tüketimi, hedeflenen iyon giderimi için termal yöntemlerden daha düşüktür, ancak deniz suyu için toplam maliyetler fahiş kalmaktadır; çalışmalar rejenerasyon verimsizliklerini ve kimyasal atıklardan kaynaklanan çevresel endişeleri göstermektedir. Sürekli elektrodeiyonizasyon veya reçine entegre akış sistemleri gibi son yenilikler, doygunluk sorunlarını azaltmayı amaçlamaktadır ancak 2024 itibariyle tam ölçekli deniz suyu desalinasyonu için ticari uygulanabilirliğe ulaşmamıştır.^[101][102]

Yenilenebilir Enerjili Varyantlar (Güneş, Rüzgar, Dalga)

Yenilenebilir enerjili desalinasyon sistemleri, ters ozmoz (RO) veya termal damıtma gibi süreçleri yürütmek için güneş, rüzgar veya dalga enerjisini entegre ederek, fosil yakıtlara ve şebeke elektriğine olan bağımlılığı azaltırken depolama veya hibrit tasarımlar yoluyla kesintileri ele alır. Bu varyantlar, bol yenilenebilir kaynağa ancak sınırlı altyapıya sahip uzak veya kıyı bölgeleri için özellikle uygundur, ancak ölçeklenebilirlik, enerji değişkenliği ve geleneksel tesislere kıyasla daha yüksek başlangıç maliyetleri ile sınırlı kalmaktadır. Hakemli analizler, termal desalinasyon için güneş-termal yöntemlerin daha düşük depolama ihtiyaçları nedeniyle genellikle fotovoltaiklerden daha iyi performans gösterdiğini, rüzgar ve dalga sistemlerinin ise RO için doğrudan mekanik enerji transferinde üstün olduğunu göstermektedir.^[103]

Güneş enerjili desalinasyon, RO pompaları için elektrik üretmek üzere fotovoltaik (PV) panelleri veya çok etkili damıtma gibi buharlaşma tabanlı yöntemler için güneş-termal kollektörleri kullanır. 2022’de geliştirilen bir MIT sistemi, güneş ışığı altında metrekare başına saatte 5 litreyi aşan verimliliklere ulaşarak, ek enerji girdisi olmadan deniz suyu seviyelerinin beş katına kadar tuz konsantrasyonlarını reddetmekte ve güneşli iklimlerde metreküp başına 0.50 doların altında maliyet öngörülmektedir. Uygulamada, Orta Doğu’daki hibrit güneş-RO tesisleri (örneğin 2017’den beri faaliyette olan Suudi Arabistan’ın Al-Khafji tesisi), konsantre güneş enerjisi (CSP) kojenerasyonu kullanarak günde 60.000 metreküp üretim yapmakta ve dizel alternatiflerine kıyasla enerji maliyetlerini %30-50 azaltmaktadır. 2023 çalışmalarında incelenen güneş-termal varyantları, 5 kWh/m²/gün üzerindeki güneşlenme oranları ve termal depolama için minimum pil gereksinimlerinden etkilenerek metreküp başına 0.72-1.50 $ seviyelendirilmiş maliyetler vermektedir.^{[104][105][106]}

Rüzgar enerjili sistemler, tipik olarak türbinleri RO ünitelerine bağlayarak, temel yük benzeri çalışma için istikrarlı kıyı rüzgarlarından yararlanır. Dikkate değer bir örnek, 2000’lerin başından beri İspanya’daki Gran Canaria tesisidir; burada 850 kW’lık bir türbin, şebeke bağlantılı çalışma yoluyla elektrik ihtiyacının %80’ini dengeleyerek günde 4.500 m³’lük bir RO tesisine güç sağlamakta ve 3-4 kWh/m³ spesifik enerji tüketimine ulaşmaktadır. Doğrudan rüzgar-RO entegrasyonuna ilişkin parametrik çalışmalar, değişken yükleme altında permeat akılarının %20-30 artmasıyla 8-12 m/s rüzgar hızlarında optimal performans göstermektedir, ancak yedekleme olmadan 6 m/s’nin altında çıktı düşmektedir. Ada dağıtımlarının incelemeleri, rüzgar kaynaklarının yıllık 7 m/s’yi aştığı Ege Denizi gibi bölgelerde hibrit rüzgar-dizel kurulumlarının işletme maliyetlerini %40 azalttığını vurgulamaktadır.^{[107][108][109]}

Dalga enerjili desalinasyon, pompaları veya basınç değiştiricileri çalıştırmak için şamandıralar veya salınımlı su sütunları aracılığıyla salınımlı okyanus hareketinden yararlanır ve elektrik dönüşüm kayıplarını atlar. ABD Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’nın (NREL) 2023’ten beri Kuzey Karolina açıklarında test edilen Hibrit Enerji Tepkisi (HERO) cihazı, 1-2 metrelik dalga genliklerini kullanarak RO membranları için 70 bar’a kadar basınç üretmekte ve harici güç olmadan ünite başına günde 10-20 m³’e ölçeklenebilir hızlarda tatlı su üretmektedir. 2023’te prototipleri yapılan yüzen sistemler gibi gelişmekte olan sistemler, dalga enerjisini mekanik kuvvetlere dönüştürerek deniz suyundan %25 geri kazanım oranı sağlamakta ve Atlantik kıyıları gibi yüksek dalga rejimlerinde metreküp başına 0.50-1.00 $’ı hedefleyen modüler tasarımlar sunmaktadır. Teknoloji incelemeleri, dalga yöntemlerinin şebeke dışı uygulanabilirlik potansiyelini not etmekte ancak fırtınalar sırasında hayatta kalma konusundaki zorluklara atıfta bulunmaktadır; ticari pilotlar 2024 itibariyle günde 1.000 m³’ün altındaki kapasitelerle sınırlıdır.^{[100][101][102]}

Mühendislik ve Operasyonlar

Enerji Tüketimi ve Verimlilik Metrikleri

Desalinasyon süreçleri, enerji gereksinimlerinde önemli farklılıklar gösterir; ters ozmoz (RO) gibi membran tabanlı yöntemler genellikle çok kademeli flaş (MSF) gibi termal damıtma tekniklerine kıyasla daha düşük spesifik enerji tüketimi (SEC) elde eder. SEC tipik olarak üretilen suyun metreküpü başına kilovat-saat (kWh/m³) olarak ölçülür ve pompalama için elektrik enerjisini ve termal süreçlerde eşdeğer termal enerji girdilerini kapsar. Deniz suyu desalinasyonu için modern RO sistemleri, 2.5–4.0 kWh/m³ aralığında çalışır ve salamura atık akışlarından basınç enerjisini geri kazanan enerji geri kazanım cihazlarından yararlanarak, bu tür cihazların olmadığı sistemlere kıyasla net tüketimi %60’a kadar azaltır.^[103] Buna karşılık, MSF gibi termal yöntemler 80–120 kWh/m³ termal enerji artı 1.5–4 kWh/m³ elektrik gerektirir, ancak enerji santralleriyle kojenerasyon atık ısıyı kullanarak bazı maliyetleri dengeleyebilir.^[48]

RO’daki verimlilik iyileştirmeleri, yüksek basınçlı pompalardaki, düşük sürtünmeli membranlardaki ilerlemeler ve %40–50’lik optimize edilmiş geri kazanım oranları sayesinde, SEC’in erken uygulamalardaki yaklaşık 6–10 kWh/m³ seviyelerinden mevcut seviyelere düşmesini sağlamıştır. Örneğin, optimize edilmiş modeller %60–65 geri kazanımda 3.65 kWh/m³ elde ederek, ozmotik basınçla sınırlanan yaklaşık 1.6 kWh/m³’lük pratik termodinamik minimuma yaklaşmaktadır.^[104][105] Termal süreçler, buhar girişi kilogramı başına distilat kilogramı olarak tanımlanan kazanç çıktı oranı (GOR) gibi metrikleri kullanır; MSF tipik olarak 8–12 GOR değerleri verirken, çok etkili damıtma (MED) 10–16’ya ulaşarak çok aşamalı ısı yeniden kullanımını yansıtır, ancak gizli ısı talepleri nedeniyle RO’dan daha yüksek genel enerji yoğunluğuna sahiptir.^[106]

Devam eden trendler, membran inovasyonları ve sistem optimizasyonları sayesinde 1980’lerden bu yana RO enerji kullanımının kabaca %80 oranında düşmesiyle SEC’in daha da düşeceğini göstermektedir; ancak besleme tuzluluğu (deniz suyu için örneğin 35–45 g/L) ve sıcaklık gibi sahaya özgü faktörler performansı etkiler. Yenilenebilir kaynakları veya gelişmiş ön arıtmayı entegre eden hibrit yaklaşımlar ek kazanımlar sağlayabilir, ancak elektrik şebekesi bağımlılığı, kojenerasyon olmayan kurulumlarda ölçeklenebilirlik için bir darboğaz olmaya devam etmektedir.^[107] Operasyonel tesislerden elde edilen ampirik veriler, ön arıtma enerjisinin (örneğin kirlenme kontrolü için) RO’da 0.5–1 kWh/m³ ekleyebileceğini ve minimum toplam tüketim için bütünsel sistem tasarımını vurgulamaktadır.^[108]

Tesis Tasarımı: Alım, Ön Arıtma ve Salamura Yönetimi

[Image of desalination plant intake and outfall system]

Desalinasyon tesisi alım (intake) sistemleri, çarpma (organizmaların eleklerde sıkışması) ve sürüklenme (organizmaların tesisten geçmesi) kontrolü yoluyla ekolojik bozulmayı en aza indirirken deniz suyunu çeker. Genellikle hız başlıkları veya hareketli elekler içeren açık okyanus alımları, çevresel koruma için Avustralya yönergelerinde önerildiği gibi balık ve plankton alımını azaltmak için yaklaşım hızlarını 0.15 m/s’nin altında tutar.^[109] Kaliforniya’da, elek geçiş hızları, deniz yaşamını korumayı amaçlayan eyalet düzenlemelerine uymak için 0.5 ft/sn (yaklaşık 0.15 m/s) ile sınırlandırılmıştır.^[110] Sızma galerileri veya sahil kuyuları gibi yüzey altı alternatifleri, yüzey alımlarına kıyasla sürüklenmede %90’ın üzerinde azalma sağlamak için tortu filtrasyonundan yararlanır, ancak uygun jeolojik koşullar ve daha yüksek sermaye maliyetleri gerektirir.^[111]

Ön arıtma süreçleri, kontrol edilmezse enerji kullanımını %50’ye kadar artırabilen kirlenme, kabuklaşma ve biyolojik kirlenmeye karşı aşağı akış ters ozmoz (RO) membranlarını korumak için ham deniz suyunu şartlandırır. İlk kaba eleme 10 mm’den büyük kalıntıları giderir, ardından daha küçük partikülleri elimine etmek için 1-3 mm’de ince eleme yapılır.^[112] Ferrik klorür veya alüminyum tuzları ile pıhtılaştırma (koagülasyon), kolloidlerin ve organiklerin topaklanmasını sağlar, genellikle %80-95 bulanıklık azalması elde etmek için çözünmüş hava yüzdürme (DAF) ile eşleştirilir.^[113] Gelişmiş sistemler, 0.01-0.1 μm gözenek boyutlarına sahip ultrafiltrasyon (UF) membranlarını içerir ve değişken deniz suyu kalitesini ele almada geleneksel çok ortamlı filtrasyondan üstün olan, RO beslemesi için 3’ün altında tutarlı bir silt yoğunluk indeksi (SDI) sağlar.^[114] Kalsiyum sülfat çökelmesini önlemek için kireç önleyiciler ve mikrobiyal kontrol için biyositler dahil olmak üzere kimyasal dozlama standarttır; karbonat kabuklaşmasını azaltmak için sülfürik asit ile pH ayarı yapılır.^[115]

Salamura yönetimi, RO süreçlerinden kaynaklanan hipersalin atık akışını ele alır; tipik olarak besleme tuzluluğunun 1.8-2.0 katı bir konsantrasyon faktörü sergiler (40-50% geri kazanım oranlarında 60-70 ppt TDS’ye ulaşır) ve düzgün bir şekilde dağıtılmazsa bentik habitat değişikliği ve oksijen tükenmesi riskleri oluşturur.^[116] Okyanus deşarjı baskın olmaya devam etmektedir; çok portlu difüzörler kullanılarak 20:1 veya daha yüksek seyreltme oranlarına ulaşılır ve yakın alan tuzluluk tüyleri ortam seviyelerinin %5 üzerine sınırlandırılır.^[117][118] İç bölgeler veya çevreye duyarlı alanlar için sıfır sıvı deşarjı (ZLD) yaklaşımları, yeniden kullanım için tuzları çıkarırken artık suyun %95’inden fazlasını geri kazanmak üzere buharlaştırıcılar ve kristalleştiriciler kullanır, ancak bu doğrudan deşarjın 2-5 katı enerji maliyetine mal olur.^[119] Lityum veya magnezyum geri kazanımı için seçici çöktürme gibi gelişmekte olan değerleme teknikleri, salamurayı kaynaklara dönüştürür, ancak ölçeklenebilirlik ekonomik uygulanabilirlik ve iz kirletici işleme ile sınırlı kalmaktadır.^[120] Basra Körfezi’ndekiler gibi faal tesislerdeki ampirik izleme, iyi tasarlanmış difüzörlerin akut toksisiteyi azalttığını ve tuzluluk gradyanlarının 100-500 m içinde dağıldığını doğrulamaktadır.^[116]

Kojenerasyon ve Yenilenebilir Entegrasyon

Kojenerasyon şemaları, desalinasyon ünitelerini, özellikle çok etkili damıtma (MED) ve çok kademeli flaş (MSF) damıtma gibi termal süreçleri, türbinlerden veya buhar çevrimlerinden gelen atık ısıdan yararlanmak için güç üretim tesisleriyle birleştirir ve böylece üretilen su birimi başına net enerji girdisini azaltır. Bu tür çift amaçlı tesislerde, tipik olarak gaz veya buhar türbinlerinden gelen düşük dereceli ısı buharlaşmayı sağlar ve desalinasyonun bağımsız güç üretimine kıyasla standart birincil enerjinin sadece %2.5–3’ünü tükettiği genel tesis verimliliklerine ulaşır.^[121] Bu entegrasyon, kombine çevrim güç santrallerinin MED veya MSF üniteleri için buhar çıkardığı Orta Doğu gibi yüksek desalinasyon talebine sahip bölgelerde yaygındır ve modellenmiş hibrit MSF-RO konfigürasyonlarında 2.181 kg/sn’ye kadar tuzsuzlaştırılmış su çıktısı sağlar.^[122] Ampirik değerlendirmeler, kojenerasyonun ayrı tesislere kıyasla su üretimine ayrılan birincil enerjiyi düşürdüğünü doğrulamakta, ekserji analizleri güç-su şemalarında optimize edilmiş ısı geri kazanımının kayıpları en aza indirdiğini göstermektedir.^[123]

Nükleer santraller, Kazakistan’daki BN-350 reaktörü gibi tesislerde görüldüğü üzere gelişmiş kojenerasyonu örneklemektedir; bu reaktör 1973’ten beri MSF yoluyla elektrik ve tuzsuzlaştırılmış su üretmekte ve desalinasyon adımından kaynaklanan sera gazı emisyonları olmadan güvenilir uzun vadeli entegrasyon göstermektedir.^[124] Kojenerasyon ortamlarında hibrit MSF-RO sistemleri için optimizasyon çalışmaları, kombine çevrim tesisleriyle termodinamik eşleşmenin güç ve su taleplerini dengeleyebileceğini göstermekte, Körfez bölgesi tesislerine uygulanan vakaya özgü modeller paylaşılan altyapı yoluyla azaltılmış seviyelendirilmiş maliyetler göstermektedir.^[125] Ancak, verimlilik kazanımları, güç çıkışını tehlikeye atmamak için hassas ısı ekstraksiyonuna bağlıdır, çünkü aşırı ekstraksiyon buhar tahrikli kurulumlarda türbin performansını %5–10 oranında azaltabilir.^[126]

Yenilenebilir enerji entegrasyonu, ters ozmozu (RO) çalıştırarak veya termal süreçleri güneş fotovoltaik (PV), rüzgar ve güneş termal gibi aralıklı kaynaklarla destekleyerek desalinasyonun karbon ayak izini azaltır. 3–5 kWh/m³ elektrik yüklerine sahip RO tesisleri, tedariki tamamlayıcı üretim profilleriyle (gündüz güneş, gece rüzgar) stabilize eden, şebeke gücüne bağımlılığı azaltan ve iyileştirilmiş operasyonel süreklilik yoluyla güneş-hibrit konfigürasyonlarında %38’e kadar daha yüksek tatlı su verimi sağlayan PV-rüzgar hibritleriyle kolayca entegre olur.^[127] Genellikle pil tamponlu rüzgar-desalinasyon sistemleri, şebeke dışı kurulumlarda 10–100 m³/gün kapasite sağlayan topolojiler için incelenmiş, Avrupa ve Avustralya gibi rüzgarlı kıyı bölgelerinde rekabetçi seviyelendirilmiş maliyetlere sahiptir.^[128]

MED üniteleri ile güneş termal entegrasyonu, proses ısısı sağlamak için yoğunlaştırıcı kollektörler kullanır, verimlilikte %18’e varan kazanımlar ve gelişmiş prototiplerde 1.76 kWh/m³ kadar düşük spesifik enerji tüketimi ile bağımsız veya hibrit çalışmaya olanak tanır.^[129] Acı su veya deniz suyu için PV-rüzgar-RO gibi hibrit RES-desalinasyon kurulumları, modüler ölçeklendirme yoluyla dayanıklılığı ve maliyet etkinliğini artırır, ancak kesintili durum depolamayı (örneğin piller veya pompalı hidro) gerektirir; bu da sermaye maliyetlerine %20–30 ekler ancak sıfıra yakın emisyon sağlar.^[130] Son analizler, bu tür entegrasyonların 2030 yılına kadar güneş ve rüzgar açısından zengin bölgelerde küresel desalinasyon kapasitesinin %10–20’sini sağlayabileceğini, termal yöntemlere göre daha düşük enerji eşiği nedeniyle RO’ya öncelik vereceğini öngörmektedir.^[131] Zorluklar arasında, sübvansiyonsuz hibritlerin kojenerasyon sinerjileri olmadan fosil yakıtlı RO’dan %10–15 daha yüksek seviyelendirilmiş maliyette kalması nedeniyle, ekonomik canlılığın sübvansiyonlara veya düşen yenilenebilir maliyetlere bağlı olduğu sahaya özgü değişkenlik yer almaktadır.^[132]

Ekonomik Analiz

Sermaye ve İşletme Maliyetleri

Deniz suyu ters osmoz (SWRO) tuz giderme tesislerinin inşası için sermaye maliyetleri, modern kurulumlara hakim olan 100.000 m³/gün kapasitesini aşan büyük ölçekli tesisler için tipik olarak yıllık ortalama günlük kapasite başına metreküp başına 1.900 ila 2.100 ABD Doları arasında değişirken, yaklaşık 38.000 m³/gün kapasiteli orta ölçekli tesisler toplamda yaklaşık 80 milyon ABD Doları tutmaktadır.^[152] Bu rakamlar, yüksek basınçlı pompalar, membranlar ve enerji geri kazanım cihazları gibi temel ekipmanları kapsar, ancak deniz suyu kalitesine, kıyı jeolojisine ve çevresel koruma için düzenleyici gerekliliklere bağlı olarak genel sermaye harcamasını %20–50 oranında artırabilen sahaya özgü su alma yapılarını (1.000 m³/gün kapasite başına 130.000–790.000 $) ve ön arıtma sistemlerini (1.000 m³/gün kapasite başına 130.000–400.000 $) hariç tutar.^[152] Kapsamlı izin ve boru hattı maliyetleri hesaba katıldığında toplam sermayesi yardımcı altyapı dahil yaklaşık 1 milyar dolara ulaşan ve m³/gün başına yaklaşık 5.300 $ getiri sağlayan Carlsbad tesisi (kapasite ~189.000 m³/gün) örneğinde görüldüğü gibi, ölçek ekonomisi mega tesisler için birim maliyetleri düşürmektedir.^[152]

SWRO tesisleri için işletme maliyetleri, enerji geri kazanımı sonrası 2.5–4.0 kWh/m³ spesifik enerji tüketimi nedeniyle giderlerin %50–70’ini oluşturan enerji ile birlikte, üretilen suyun metreküpü başına ortalama 0.53–1.58 ABD Dolarıdır.^{[152] [153]} 2015–2018 yılları arasında orta ölçekli tesislerden (23.000–33.000 m³/gün) elde edilen işletme verilerinin dökümü; enerjinin 0.40–0.66 $/m³, bakımın 0.07–0.08 $/m³, kimyasalların/reaktiflerin ~0.02 $/m³, membran değişimlerinin ~0.01 $/m³ ve işçiliğin ~0.04–0.05 $/m³ olduğunu ve toplamda 0.55–0.83 $/m³ (tarihsel kurlarla EUR’dan uyarlanmıştır) seviyesinde gerçekleştiğini göstermektedir.^[153]

Çok kademeli flaş (MSF) gibi termal tuz giderme yöntemleri, 10–15 kWh/m³ eşdeğeri termal enerji talepleri nedeniyle genellikle 1.00–2.00 $/m³ gibi daha yüksek işletme maliyetlerine yol açar; bu durum, düşük maliyetli elektriğe veya kojenerasyona erişimi olan bölgelerde SWRO’yu %30–50 daha ucuz hale getirir.^[152] Gerçek maliyetler konuma göre değişir; örneğin, BAE’deki Fujairah tesisi sübvansiyonlu enerji ve ölçek sayesinde 0.60 $/m³’ün altına ulaşırken, Carlsbad tesisi katı ABD düzenlemeleri ve yüksek işçilik oranları nedeniyle 1.80 $/m³’ü aşmaktadır.^[152] Membran verimliliği ve enerji geri kazanımındaki son gelişmeler, 2010’dan bu yana birim maliyetlerde %20–30’luk bir düşüş sağlamıştır, ancak tuzlu su yönetimi ve finansman riskleri, su kıtlığı çeken bölgelerde efektif giderleri artırabilir.^[153]

Alternatiflerle Seviyelendirilmiş Maliyet Karşılaştırmaları

Seviyelendirilmiş su maliyeti (LCOW) metriği, sermaye, işletme, bakım ve enerji giderlerini bir tesisin ömür boyu çıktısı üzerinden itfa ederek (genellikle metreküp başına ABD Doları olarak ifade edilir) karşılaştırmaları standartlaştırır. Deniz suyu ters osmoz (SWRO) tuz giderme için LCOW, modern büyük ölçekli tesislerde (kapasite >100.000 m³/gün) 0.41 ila 1.00 $/m³ arasında değişmektedir; ölçek ekonomisi, membran verimliliği kazanımları ve enerji fiyatı dalgalanmaları nedeniyle maliyetler düşüş eğilimindedir. Örneğin, Suudi Arabistan’daki 2021 tarihli bir ihale, optimize edilmiş finansman ve düşük faizli kredilerle 0.41 $/m³ seviyesine ulaşmıştır. Acı yeraltı suyu (brackish groundwater) RO, azaltılmış ozmotik basınç ve ön arıtma ihtiyaçlarından yararlanarak 0.20–0.60 $/m³ gibi daha düşük bir LCOW sağlar. Çok kademeli flaş (MSF) gibi termal tuz giderme yöntemleri, temel olarak yüksek enerji taleplerinden (m³ başına 3–5 kWh termal eşdeğeri) kaynaklanan 0.80–2.00 $/m³’lük daha yüksek LCOW’ye maruz kalır ve bu da onları enerji santralleriyle kojenerasyon dışında daha az rekabetçi kılar.^[154][155]

Buna karşılık, geleneksel tatlı su kaynakları daha düşük LCOW sergiler: Yerleşik altyapıya sahip bölgelerde yüzey suyu arıtımı (pıhtılaştırma, filtrasyon, dezenfeksiyon) ortalama 0.10–0.40 $/m³ iken, yeraltı suyu çıkarma ve temel arıtma, akiferlerin sığ ve kirlenmemiş olduğu yerlerde 0.05–0.30 $/m³’e düşer; ancak derin akiferlerden pompalama, kaldırma enerjisi nedeniyle maliyetleri 0.50 $/m³ veya üzerine çıkarabilir. Bu rakamlar kıtlık primlerini hariç tutar; su stresi altındaki havzalarda, aşırı işletilen yeraltı suyunun tam ekonomik maliyeti (tükenme dışsallıkları ve iletim dahil) genellikle 0.50 $/m³’ü aşarak tuz giderme ile aradaki farkı daraltır. Dağıtık yenilenebilir enerjili tuz giderme, acı su kaynakları için 0.50 $/m³’ün altında LCOW elde edebilir ve bu da onu uzak bölgelerdeki tarım için rekabetçi bir konuma getirir; ancak güneş enerjisi entegrasyonu, sübvansiyonlar veya atık ısı geri kazanımı olmadan temel maliyetlere genellikle %20–50 ekler.^{[156][155][157]}

Elektrodiyaliz (ED), iyon değişimi ön arıtması olmaksızın deniz suyu için zayıf ölçeklense de, düşük tuzluluklu beslemeler (≤3 g/L TDS) için 0.30–0.70 $/m³ ile RO ile LCOW paritesi sunar. Yenilenebilir enerjili ileri osmoz gibi gelişmekte olan hibrit sistemler, pilot ölçeklerde 0.50 $/m³ kadar düşük LCOW bildirmektedir, ancak çekme çözeltisi rejenerasyon maliyetleri nedeniyle ticarileşme gecikmektedir. Tuz gidermenin alternatiflere göre daha yüksek LCOW’si büyük ölçüde enerji yoğunluğundan (toplamın %40–50’si) kaynaklanmaktadır; ancak Dünya Bankası analizlerine göre, değişken hızlı pompalar ve yenilenebilir entegrasyonundaki gelişmeler 2000 yılından bu yana bunu %50 oranında azaltmıştır.^{[82][158][157]}

Pazar Büyümesi ve Yatırım Getirileri

Küresel tuz giderme pazarı, kurak bölgelerdeki artan su talebi, nüfus artışı ve ters osmoz verimliliğindeki gelişmelerle desteklenen tutarlı bir genişleme göstermiştir. 2024 yılında 21.74 milyar ABD Doları değerinde olan pazarın, 2025’te 24.26 milyar ABD Doları’na ulaşması ve yaklaşık %9.61’lik bir bileşik yıllık büyüme oranıyla (CAGR) 2033’te 58.38 milyar ABD Doları’na çıkması öngörülmektedir.^[159] Benzer şekilde, su tuz giderme ekipmanı segmenti 2024’te 18.36 milyar ABD Doları seviyesindeydi ve 2025’te 20.01 milyar ABD Doları’na ulaşması beklenirken, daha geniş ekipman pazarlarının %10.06 CAGR ile 2025’te 46.18 milyar ABD Doları ve 2034’te 109.42 milyar ABD Doları olacağı tahmin edilmektedir.^[160][161] Temel itici güçler arasında Orta Doğu, Kuzey Afrika ve Amerika Birleşik Devletleri’nin bazı bölgelerindeki kronik kıtlıklar yer almaktadır; Suudi Arabistan ve İsrail gibi ülkelerde tuz giderme artık belediye suyunun %50’sinden fazlasını sağlamaktadır.^[162]

Tuz giderme altyapısına yapılan yatırımlar, talep riskini azaltan hükümetler veya kamu hizmetleriyle yapılan uzun vadeli alım anlaşmalarıyla desteklenen değişken ancak genellikle istikrarlı getiriler sağlar. Kaliforniya’daki Carlsbad Tuz Giderme Tesisi gibi büyük ölçekli projeler (2015’ten beri faaliyette, günlük 189.000 metreküp kapasiteli), 2025’e kadar 1.40x’i aşan sürdürülebilir borç servisi karşılama oranları ile kanıtlanmış sağlam finansal sağlık sergilemiş ve yatırım yapılabilir notlara yükseltilmeyi sağlamıştır.^[163] Kamu-özel ortaklıkları (PPP’ler), %5 ile %10 arasında değişen iç verim oranları (IRR’ler) ile finansmana hakimdir; bu oranlar enerji maliyetleri (işletme giderlerinin %30-50’si) ve tuzlu su bertaraf düzenlemeleri gibi faktörlerden etkilenir.^[164] Modüler tasarımlar sayesinde 2010’ların başında günlük kapasite metreküpü başına 1.000-2.000 ABD Doları olan sermaye maliyetlerinin bugün 1.000 ABD Doları’nın altına düşmesi canlılığı artırmaktadır, ancak mega tesisler için başlangıç yatırımları genellikle 1 milyar ABD Doları’nı aşmaktadır.^[165]

Daha küçük veya yenilenebilir-hibrit sistemler, niş uygulamalarda daha yüksek göreceli getiriler sunar. Örneğin, güneş enerjili tuz giderme üniteleri, 0.10-0.20 ABD Doları/kWh olan geleneksel elektrik oranlarına karşı sıfır yakıt maliyeti avantajıyla, yüksek güneşlenmeye sahip bölgelerde 3-7 yıllık geri ödeme sürelerine ulaşır.^[166] Modellenen saatte 2 tonluk bir deniz suyu tesisi potansiyeli göstermektedir: Yaklaşık 480.000 ABD Doları başlangıç maliyeti ve metreküp başına 1-2 ABD Doları olan su alımlarının yerini alarak yıllık 740.000 ABD Doları işletme tasarrufu ile, yatırım getirisi (ROI) geri ödeme sonrası yıllık %100’ü aşabilir; ancak ölçeklendirilmiş ticari analoglar bakım ve düzenleyici engeller için ayarlama yapar.^[11] Çevresel davalar ve dalgalanan enerji fiyatları gibi riskler, geciken ABD projelerinde görüldüğü gibi iyimserliği yumuşatsa da, dünya çapında 2.4 milyar insanda arzı geride bırakan tatlı su tükenme oranları ortasında yıllık 10-15 milyon metreküp olarak öngörülen küresel kapasite eklemeleri, sürekli yatırımcı ilgisine işaret etmektedir.^[167]

Çevresel Hususlar

Tuzlu Su Deşarjı: Tuzluluk ve Toksisite Etkileri

Deniz suyu tuz giderme tesislerinden, özellikle ters osmoz (RO) tesislerinden kaynaklanan tuzlu su deşarjı, %40-50’lik su geri kazanım oranlarından kaynaklanan yaklaşık 35 g/L’lik ortam deniz suyu tuzluluğuna kıyasla tipik olarak 45 ila 80 g/L arasında değişen tuzluluk seviyelerine sahip konsantre artık atık sudan oluşur.^[135] Bu aşırı tuzluluk, yüksek sıcaklıklar (genellikle giriş suyundan 3-5°C daha sıcak) ve artık işlem kimyasalları ile birleştiğinde, küresel tuzlu su bertarafının %90’ından fazlasını oluşturan okyanus deşarjı üzerine deniz ekosistemleri için risk oluşturur.^[168] Daha yoğun tuzlu su, deniz tabanı boyunca batma ve yayılma eğilimindedir; seyreltme yetersizse karıştırma bölgelerinde ortam seviyelerinin %5 üzerinde yerel tuzluluk gradyanları yaratabilir. Düzenleyici değerlendirmeler, ekolojik stresi sınırlamak için 20:1 seyreltme oranları ve 100 metrelik karıştırma bölgeleri önermektedir.^[136]

Tuzluluk artışları bentik organizmalar üzerinde ozmotik strese neden olur, bu da metabolik hızların azalmasına, çökeltilerin boğulmasına ve topluluk yapısında kaymalara yol açar; örneğin, deşarj alanlarının yakınındaki poliketler, amfipodlar ve foraminiferler üzerine yapılan çalışmalar, aşırı tuzlu bulutların (plumes) bentik makrofauna topluluklarını onlarca ila yüzlerce metre mesafede değiştirmesiyle bolluk ve çeşitliliğin azaldığını belgelemiştir.^[169] Deniz çayırları ve mercanlar özel bir hassasiyet sergiler; saha deneyleri, ortamın 3-5 ppt üzerindeki tuzluluk artışlarına maruz kalan Posidonia oceanica çayırlarında %50’ye varan ölüm oranı göstermiş, dokularda tuz birikimi nedeniyle fotosentez ve kök sistemleri bozulmuştur.^[170] Basra Körfezi gibi yarı kapalı havzalarda, birden fazla tesisten gelen kümülatif tuzlu su girdileri, on yılda 0.1-0.5 ppt’lik havza çapında tuzluluk artışlarına katkıda bulunarak, doğal buharlaşma kaynaklı aşırı tuzluluğu şiddetlendirmiş ve termotolerant türleri strese sokmuştur.^[171] Difüzör sistemleri bulut kalıcılığını hafifletebilse de, Kaliforniya’daki Carlsbad gibi sahalardaki ampirik izleme, sahaya özgü hidrodinamik nedeniyle doğrudan bentik etkiler her zaman tespit edilemese de izin verilen eşiklerin ötesinde tuzluluk aşımlarını ortaya koymuştur.^[172]

Tuzluluğun ötesinde, toksisite; tuzlu suda giriş suyundan 1.5-2 kat daha yüksek konsantrasyonlarda kalan antiskalantlardan (örn. fosfonatlar), biyositlerden (örn. 0.1-1 mg/L kalıntıda klor veya kloraminler), pıhtılaştırıcılardan (örn. ferrik klorür) ve ön arıtma sırasında sızan eser metallerden kaynaklanır.^[168] Laboratuvar biyo-deneyleri, bazı antiskalantlar için 10-100 mg/L kadar düşük etkili konsantrasyonlarda algler ve kabuklular için akut toksisiteye işaret ederken, kronik maruziyet kopepodlarda üreme bozukluğu ve engellenmiş bakteriyel aktivite gibi öldürücü olmayan etkilere neden olmaktadır; ancak saha doğrulamaları sınırlı kalmaktadır ve hakemli çalışmalar kimyasal dozaj ve bozunma oranlarına dayalı değişkenliği vurgulamaktadır.^[173] Bazı tuzlu sulardaki bakır bazlı kirlenme önleyici ajanlar, yüzgeçli balık ölümleri ve çökeltilerde biyoakümülasyon ile ilişkilendirilmiş ve düzenleyici incelemeyi teşvik etmiştir; genel toksisite ise genellikle tuzlulukla birleşerek deniz türlerinin ozmoregülasyon kapasiteleri üzerindeki stresi artırır.^[174] Son incelemeler (2022-2024), gelişmiş ön arıtma ile modern tesislere kesin olarak bağlı yaygın bir bölgesel toksisite olmadığını, ancak zayıf difüzyonlu çıkışların yakınındaki yerel sıcak noktaların topluluk düzeyinde bozulmalar gösterdiğini vurgulayarak, genelleştirilmiş tuzluluk metrikleri yerine kimyasala özgü izleme ihtiyacının altını çizmektedir.^[135][169]

Genel Karbon Ayak İzi ve Kaynak Kullanımı

Tuz giderme süreçleri, temel olarak enerji tüketimi yoluyla sera gazı emisyonları üretir; ters osmoz (RO), üretilen suyun metreküpü başına 0.4–6.7 kg CO₂eş karbon yoğunluğu ile baskın teknolojiler arasında en düşük değere sahipken, çok etkili damıtma (MED) için 7.01–17.6 kg CO₂eş/m³ ve çok kademeli flaş (MSF) damıtma için 9.41–25 kg CO₂eş/m³ değerleri görülmektedir.^[175][176] RO, genellikle fossil yakıtlarla çalışan ısı yoğun süreçler yerine elektriğe dayanması nedeniyle termal yöntemlerden %80–86 daha düşük emisyon sağlar.^[177] Gerçek ayak izleri şebeke karbon yoğunluğuna göre değişir; örneğin, bir Suudi Arabistan tesisi 2025 değerlendirmelerinde, doğal gaz hakimiyetini yansıtacak şekilde 1.79 kg CO₂e/m³ bildirmiştir.^[178]

Enerji kaynağı emisyonları kritik bir şekilde belirler: Fosil yakıt tabanlı şebekeler daha yüksek çıktılar verirken, güneş fotovoltaik entegrasyonu, elektrik üretiminden kaynaklanan dolaylı emisyonları en aza indirerek RO ayak izlerini 0.4 kg CO₂eş/m³’e kadar düşürebilir.^[179] Gelişmiş membranlar ve enerji geri kazanım cihazları gibi verimlilik iyileştirmeleri, modern RO tesisleri için spesifik enerji kullanımını 2–4 kWh/m³’e düşürür ve bu da düşük emisyonlu güçle eşleştirildiğinde azaltılmış karbon anlamına gelir.^[180] Orta Doğu’da yaygın olan termal tuz giderme, buhar türbinleri ile kojenerasyon yoluyla ayak izlerini artırır, ancak atık ısı kullanımı bazı etkileri dengeleyebilir.^[181]

Karbonun ötesinde, kaynak talepleri arasında RO sistemlerinde ürün suyunun m³’ü başına 2–3 m³ deniz suyu girişi yer alır; bu, %40–50 geri kazanım oranlarına ulaşır ve yönetim için enerji gerektiren konsantre tuzlu su üretir.^[18] Antiskalantlar, pıhtılaştırcılar ve biyositler gibi kimyasal girdiler, RO emisyonlarının yaklaşık %4’ünü oluşturur ancak operasyonel yükler ekler; büyük tesislerde yıllık kullanım binlerce tona ulaşır.^[182] Membranlar ve pompalar dahil olmak üzere altyapı için malzeme kaynakları, onlarca yıllık çıktı üzerinden itfa edildiğinde, tesis başına yalnızca inşaattan kaynaklanan onlarca ton CO₂ olarak tahmin edilen öncül gömülü karbona katkıda bulunur.^[183]

Ampirik Azaltma ve Uzun Vadeli Etkiler

Ampirik çalışmalar, çok portlu difüzörlerin tuzlu su seyreltmesini önemli ölçüde artırdığını göstermektedir; sahada doğrulanmış bir model, tek portlu sistemlere kıyasla dağılım oranlarında %1684’e varan iyileşme göstererek yakın alan tuzluluk gradyanlarını azaltmış ve bentik maruziyeti en aza indirmiştir.^[184] Kaliforniya’daki gibi düzenleyici çerçeveler, deniz çayırı ölüm eşiklerinin 1-5 ppt artışın üzerinde olduğunu ve bentik topluluk değişimlerinin 2-3 psu’da gerçekleştiğini gösteren incelenmiş saha verilerine dayanarak, hassas habitatları korumak için karıştırma bölgesi sınırında (genellikle çıkıştan 100 m) aşırı tuzluluğu %5’ten (yaklaşık 1.7 ppt) fazla olmamakla sınırlamayı önermektedir.^[136] Soğutma suyu veya atık su ile birlikte deşarj, 20:1 veya daha yüksek boru içi seyreltme oranları elde ederek antiskalantlardan ve biyositlerden kaynaklanan toksisiteyi daha da azaltır, ancak ampirik doğrulama değişken hidrodinamik nedeniyle sahaya özgü olmaya devam etmektedir.^[136]

Operasyonel tesislerdeki uzun vadeli izleme, azaltma uygulandığında yerel etkileri ortaya koyarken havza ölçeğinde kalıcılığın sınırlı olduğunu göstermektedir. Tuz gidermenin 22.6 milyon m³/gün (%2.3 net buharlaşma) katkıda bulunduğu Basra Körfezi’nde, hidrolojik dengelerin modellenmesi mevcut tuzluluk artışlarını 0.1 psu’nun altında tahmin ederken, 120 milyon m³/gün’e yönelik projeksiyonlar muhafazakar çıkış senaryoları altında 0.4-1 psu artış vermektedir; bu etkiler yüksek buharlaşma (ortalama 1000 milyon m³/gün) ve sirkülasyon ile seyreltilmektedir.^[185] Yüksek çıkışlı tesislerin yakınındaki çok yıllı bentik araştırmaları içeren İspanyol vaka çalışmaları, difüzör yükseltmeleri sonrasında kararlı topluluk yapıları bildirmiş, ilk karıştırma bölgelerinin ötesinde çeşitlilik veya bollukta kronik düşüşler olmadığını belirterek, direnci uyarlanabilir tasarımlara ve ortam yıkamasına atfetmiştir. Bununla birlikte, üreme oranları gibi öldürücü olmayan metriklerde boşluklar devam etmekte ve genişletilmiş biyo-gösterge takibi ihtiyacının altını çizmektedir; azaltılmamış deşarjlar düşük akışlı sahalarda tortu anoksisine neden olmuştur, ancak mühendislik sistemleri sürekli olarak 1-2 yıl içinde iyileşme göstermektedir.^[136] Genel olarak, küresel operasyonel veriler, tuzlu su aşırı tuzluluğunun aşırı hassas taksonlar için risk oluşturmasına rağmen, uygun bulut yönetiminin etkileri deşarj ayak izlerinin %1’inden daha azıyla sınırladığını ve geri döndürülemez bozulma olmadan ekosistem dengelenmesini sağladığını göstermektedir.^[186]

Sağlık ve Su Kalitesi

Üretilen Su Bileşimi ve Arıtımı

Öncelikle ters osmoz (RO) veya termal yöntemlerle üretilen tuzsuzlaştırılmış su, tipik olarak 10 ila 50 mg/L arasında değişen çok düşük toplam çözünmüş katı madde (TDS) sergiler; bu da kalsiyum, magnezyum, potasyum ve bikarbonat dahil olmak üzere temel mineralleri uzaklaştırır.^[193] Bu demineralizasyon doğal elektrolit dengesini bozar, potansiyel olarak tüketildiğinde sodyum, potasyum, klorür, kalsiyum ve magnezyumun idrarla atılımının artmasına yol açar, böylece bu suyu birincil kaynak olarak kullanan popülasyonlardaki eksiklikleri şiddetlendirir.^[194] 2010’lardan bu yana yerli suyun %70’inden fazlasını sağlayan İsrail’in kapsamlı tuz giderme altyapısından elde edilenler de dahil olmak üzere ampirik çalışmalar, tuzsuzlaştırılmış kaynaklardan kronik düşük magnezyum alımının iskemik inme, tip 2 diyabet, hipertansiyon, kardiyak aritmiler ve ateroskleroz risklerinin artmasıyla ilişkili olduğunu göstermektedir.^{[195][196][197]}

Çocuklar ve yaşlılar gibi savunmasız gruplarda, düşük mineralli suyun uzun süreli tüketimi, yetersiz kalsiyum ve magnezyum emilimi nedeniyle kemik gelişiminin bozulması ve kemik mineral yoğunluğunun azalmasıyla ilişkilendirilmiştir; hayvan modelleri, çok kuşaklı maruziyetten sonra kemik rezorpsiyonunun aktivasyonunu ve büyüme inhibisyonunu göstermiştir.^[198][199] İnsan kohort analizleri ayrıca gençlerde osteoblast inhibisyonu ve daha düşük boy gelişimi ile ilişkiler önermektedir, ancak diyet karıştırıcıları göz önüne alındığında doğrudan nedensellik tartışmalı olmaya devam etmektedir; yine de su, birçok bölgede günlük mineral alımının %5-20’sine katkıda bulunur ve diyetlerin marjinal olduğu yerlerde riskleri artırır.^[200][201] Bazı incelemeler kardiyovasküler mortalite ile tutarsız bağlantılar bulsa da, fizyolojik verilerden elde edilen konsensüs, magnezyumun 300’den fazla enzimatik reaksiyondaki rolünün altını çizerek, eksikliğini daha geniş epidemiyolojiden bağımsız metabolik bozulmalar için nedensel olarak makul kılmaktadır.^[202]

Bu eksiklikleri gidermek için, sağlık ve korozyon kararlılığı için 30-100 mg/L kalsiyum sertliği ve 10-30 mg/L magnezyum hedef seviyelerine ulaşmak üzere kalsiyum (kireç veya kalsit çözünmesi yoluyla) ve magnezyum (dolomitik kireç veya magnezyum oksit yoluyla) eklenmesini içeren arıtma sonrası remineralizasyon standart bir uygulamadır.^[203] Yeraltı suyu ile harmanlama veya potasyum bikarbonat gibi elektrolitlerin eklenmesi dengeyi daha da geri kazandırabilir; İsrail gibi yoğun tuz giderme yapan ülkelerdeki düzenlemeler, sağlık risklerini azaltmak için minimum 100-250 mg/L TDS zorunluluğu getirmektedir.^[204][205] 2000’lerin başından beri tesislerde uygulanan bu müdahaleler, doğal su bileşimlerine yaklaşırken boru korozyonunu önler, ancak optimal formülasyonlar yerel diyete göre değişir ve kireçlenme gibi aşırı mineralizasyon etkilerinden kaçınmak için sürekli izleme gerektirir.^[206]

Potansiyel Eksiklikler ve Takviye İhtiyaçları

Ters osmoz veya termal yöntemlerle üretilen tuzsuzlaştırılmış su, tipik olarak 10 ila 50 mg/L arasında değişen çok düşük toplam çözünmüş katı madde (TDS) sergiler; bu da kalsiyum, magnezyum, potasyum ve bikarbonat dahil olmak üzere temel mineralleri uzaklaştırır.^[193] Bu demineralizasyon doğal elektrolit dengesini bozar, potansiyel olarak tüketildiğinde sodyum, potasyum, klorür, kalsiyum ve magnezyumun idrarla atılımının artmasına yol açar, böylece bu suyu birincil kaynak olarak kullanan popülasyonlardaki eksiklikleri şiddetlendirir.^[194] 2010’lardan bu yana yerli suyun %70’inden fazlasını sağlayan İsrail’in kapsamlı tuz giderme altyapısından elde edilenler de dahil olmak üzere ampirik çalışmalar, tuzsuzlaştırılmış kaynaklardan kronik düşük magnezyum alımının iskemik inme, tip 2 diyabet, hipertansiyon, kardiyak aritmiler ve ateroskleroz risklerinin artmasıyla ilişkili olduğunu göstermektedir.^{[195][196][197]}

Çocuklar ve yaşlılar gibi savunmasız gruplarda, düşük mineralli suyun uzun süreli tüketimi, yetersiz kalsiyum ve magnezyum emilimi nedeniyle kemik gelişiminin bozulması ve kemik mineral yoğunluğunun azalmasıyla ilişkilendirilmiştir; hayvan modelleri, çok kuşaklı maruziyetten sonra kemik rezorpsiyonunun aktivasyonunu ve büyüme inhibisyonunu göstermiştir.^[198][199] İnsan kohort analizleri ayrıca gençlerde osteoblast inhibisyonu ve daha düşük boy gelişimi ile ilişkiler önermektedir, ancak diyet karıştırıcıları göz önüne alındığında doğrudan nedensellik tartışmalı olmaya devam etmektedir; yine de su, birçok bölgede günlük mineral alımının %5-20’sine katkıda bulunur ve diyetlerin marjinal olduğu yerlerde riskleri artırır.^[200][201] Bazı incelemeler kardiyovasküler mortalite ile tutarsız bağlantılar bulsa da, fizyolojik verilerden elde edilen konsensüs, magnezyumun 300’den fazla enzimatik reaksiyondaki rolünün altını çizerek, eksikliğini daha geniş epidemiyolojiden bağımsız metabolik bozulmalar için nedensel olarak makul kılmaktadır.^[202]

Bu eksiklikleri gidermek için, sağlık ve korozyon kararlılığı için 30-100 mg/L kalsiyum sertliği ve 10-30 mg/L magnezyum hedef seviyelerine ulaşmak üzere kalsiyum (kireç veya kalsit çözünmesi yoluyla) ve magnezyum (dolomitik kireç veya magnezyum oksit yoluyla) eklenmesini içeren arıtma sonrası remineralizasyon standart bir uygulamadır.^[203] Yeraltı suyu ile harmanlama veya potasyum bikarbonat gibi elektrolitlerin eklenmesi dengeyi daha da geri kazandırabilir; İsrail gibi yoğun tuz giderme yapan ülkelerdeki düzenlemeler, sağlık risklerini azaltmak için minimum 100-250 mg/L TDS zorunluluğu getirmektedir.^[204][205] 2000’lerin başından beri tesislerde uygulanan bu müdahaleler, doğal su bileşimlerine yaklaşırken boru korozyonunu önler, ancak optimal formülasyonlar yerel diyete göre değişir ve kireçlenme gibi aşırı mineralizasyon etkilerinden kaçınmak için sürekli izleme gerektirir.^[206]

Yenilikler ve Gelişmekte Olan Yöntemler

Gelişmiş Membran ve Elektrokimyasal Teknikler

Tuz gidermede gelişmiş membran teknikleri, enerji taleplerini ve kirlenmeyi azaltmak için ozmotik gradyanlardan veya buhar-sıvı dengelerinden yararlanan ileri osmoz (FO) ve membran damıtma (MD) gibi yenilikleri dahil ederek geleneksel ters osmozun ötesine geçer. FO’da su, hidrolik basınçtan ziyade ozmotik basınçla yönlendirilen tuzlu bir beslemeden hipertonik bir çekme çözeltisine yarı geçirgen bir membrandan nüfuz eder; bu, RO için 2-4 kWh/m³’e kıyasla deniz suyu için yaklaşık 0.2-0.5 kWh/m³ enerji kullanımı ve daha düşük kirlenme eğilimi sağlar. Son gelişmeler arasında, çekme çözeltisi geri kazanımı için FO’yu RO ile birleştiren pilot sistemlerde gösterildiği gibi, 20-30 L/m²·saat’e kadar yüksek akı oranlarına olanak tanıyan ince, seçici membranlar yer almaktadır. Trevi Systems tarafından Umman’da kurulan ve 2024’te faaliyete geçen güneş enerjili bir FO tesisi, sıfır karbon emisyonu ile günde 500 m³ üretim yaparak uzak uygulamalar için ölçeklenebilirliği vurgulamaktadır.^{[207][208][209]}

MD, su buharını termal bir gradyan altında tuzlu beslemeden ayırmak için hidrofobik membranlar kullanır; atık ısı kaynaklarıyla entegrasyon ve %99.9’u aşan tuz reddi elde etmek için uygundur. Grafen oksit veya karbon nanotüpler gibi malzemeleri içeren nanokompozit membranlardaki gelişmeler, ıslanma sorunlarını azaltırken akıyı %50-100 artırmış ve arayüzey fototermal ısıtma ile enerjiyi 1-2 kWh/m³ eşdeğerine düşürmüştür. 2025 tarihli bir inceleme, MD hibritlerinde darbeli elektrik alanı geliştirmelerinin, RO’nun başarısız olduğu aşırı tuzlu sularda verimliliği artırdığını belirtmektedir. Membran tabanlı bir buharlaşma işlemi olan pervaporasyon, özellikle düşük sıcaklıklı operasyonlar için etkili olan, tuz giderme için 5-10 kg/m²·saat akı sağlayan PVA-çapraz bağlı varyantlar gibi polimer membran optimizasyonları görmüştür.^{[210][211][212]}

Elektrodiyaliz (ED) ve kapasitif deiyonizasyon (CDI) dahil olmak üzere elektrokimyasal yöntemler, iyonları seçici membranlar veya elektrotlar aracılığıyla göç ettirmek için elektrik alanları uygular ve ayarlanabilir seçicilikle acı su arıtımında avantajlar sunar. ED, tuzları konsantre etmek için iyon değişim membranları ve doğru akım kullanır; 1-5 g/L tuzluluk için 0.5-2 kWh/m³ enerji tüketimi ile, azaltılmış ozmotik basınç sınırlamaları nedeniyle düşük tuzluluklarda RO’dan daha iyi performans gösterir. 2021’de geliştirilen iyon yakalamalı ED gibi iyileştirmeler, %90’ın üzerinde tuz giderimi sağlarken kurşun ve arsenik gibi toksik metalleri çıkararak üretilen su kalitesini artırır. 2024’te güneş enerjisi kesintisi için optimize edilmiş esnek toplu elektrodiyaliz tersine çevirme (EDR) sistemleri, değişken güç girdilerine uyum sağlayarak 1 kWh/m³’ün altında enerji kullanımıyla tutarlı çıktı sürdürmektedir.^{[213][214][82]}

CDI, şarj sırasında iyonları gözenekli karbon elektrotlara elektrostatik olarak adsorbe eder ve deşarj elektrotları yeniden oluşturur; membran CDI (MCDI) varyantları, iyon sızıntısını önleyerek acı su beslemeleri için enerjiyi 0.13-0.59 kWh/m³’e düşürür. Deniz suyu için CDI verimliliği, yüksek voltaj ihtiyaçları nedeniyle 5-10 kWh/m³ seviyesinde gecikmektedir, ancak hibrit nanofiltrasyon-CDI sistemleri RO tuzlu suyunu işlerken 3.5 kWh/m³’e ulaşmaktadır. Mikroakışkan CDI prototipleri iyon taşınımını geliştirerek %95’in üzerinde şarj verimliliği ve 15-20 mg/g tuz adsorpsiyon kapasitesi sağlar. Bu teknikler, enerji geri kazanımı ve seçicilikteki RO sınırlamalarını toplu olarak ele alırken, ölçeklendirme yüksek tuzluluk ortamlarında elektrot/membran dayanıklılığı ile zorlanmaya devam etmektedir.^{[215][216][217]}

Biyo-Esinlenmiş ve Nanoteknoloji Yaklaşımları

Biyo-esinlenmiş tuz giderme yöntemleri, minimum enerji girdisi ile seçici su taşınımını sağlamak için doğal biyolojik süreçleri taklit eder. İyonları dışlarken hızlı su difüzyonunu kolaylaştıran membran proteinleri olan akuaporinler, bu kanalların sentetik desteklere gömüldüğü biyomimetik membranlara ilham vermiştir. 2024 yılındaki bir gelişme, akuaporinlerin anodik alüminyum oksit substratlarına entegre edilmesini içeriyordu; bu, laboratuvar testlerinde %99 tuz reddinin yanı sıra, geleneksel ters osmoz (RO) filmlerini megapaskal başına saatte metrekare başına 100 litreye varan faktörlerle aşan su geçirgenliğine sahip biyomimetik membranlar sağladı.^[218] Bu membranlar, 2025 çalışmalarında nano ölçekli mekanik stabiliteyi değerlendiren moleküler dinamik simülasyonları ile doğrulandığı üzere, değişen basınçlar altında işlevselliğini korumaktadır.^[219] Bununla birlikte, ölçeklenebilirlik akuaporin stabilitesi ve üretim maliyetleri ile sınırlı kalmaktadır ve ticari pilotlar doğrudan deniz suyu tuz gidermeden ziyade öncelikle ileri osmoz alanındadır.^[220]

Mangrov esinli sistemler, ozmotik gradyanlara karşı saf suyu çekmek için negatif basınçlar oluşturarak yaprak buharlaşmasından kaynaklanan kılcal gerilim yoluyla kök tuz gidermeyi taklit eder. 2020 tarihli sentetik bir mangrov prototipi, nano ölçekli ksilem benzeri kanallar aracılığıyla tuz reddi ile yalnızca güneş buharlaşmasını kullanarak %3.5 tuzlu sudan günde metrekare başına 5.6 kg su göstermiştir.^[221] Son uzantılar, 2025 deneylerinde bir güneş aydınlatması altında saatte metrekare başına 1.85 kg elde ederek, tuzları çöktürürken suyu seçici olarak buharlaştıran fototermal zwitteriyonik lifli membranları içerir.^[222] Bu tür pasif sistemler enerji taleplerini azaltır ancak yüksek tuzluluklu beslemelerde ve kirlenmede zorluklarla karşılaşır, bu da pratik dağıtım için hibrit tasarımları gerektirir.

Nanoteknoloji, atomik ölçekli gözenekler ve yüzeyler aracılığıyla membran hassasiyetini artırır. Grafen oksit (GO) laminatlar, iyon elemesi için ayarlanabilir ara katman nanokanalları oluşturur; 2024 modifikasyonları, operasyonel basınçlar altında ticari RO membranlarından 2-5 kat daha yüksek akılarda %97-99 NaCl reddi sağlamıştır.^[223] Bu gelişmeler, çapraz bağlama yoluyla şişme kaynaklı kusurları ele alarak gerçek deniz suyunda dayanıklılığı artırır. MXenes gibi iki boyutlu malzemeler, tek değerli/çift değerli iyon ayrımı için ayarlanabilir d-aralığı sunar; 2025 incelemeleri, bunların kirlenme önleyici özelliklerini ve hibrit kapasitif deiyonizasyon-tuz giderme kurulumlarındaki potansiyelini vurgulamaktadır.^[224] Nano-sınırlı kristalleşme yoluyla birleştirilen supramoleküler nanokristal filmler, çapraz akış testlerinde saatte metrekare başına 10-20 litre tuz giderme oranları sergileyerek seçicilikte polimerik analoglardan daha iyi performans göstermiştir.^[225] Laboratuvar başarılarına rağmen, nanomalzeme agregasyonu ve maliyet gibi sorunların pilotların ötesinde yaygın benimsenmeyi engellemesiyle saha ölçekli doğrulama gecikmektedir.^[226]

Pilot Ölçekli ve Ölçeklenebilir Prototipler (2020 Sonrası)

OceanWell’in deniz altı ters osmoz kapsülleri, batık filtrasyon etkinliğini doğrulamak için Mart 2025’te Kaliforniya’daki Las Virgenes Belediye Su Bölgesi’nde pilot testlere başlayarak ölçeklenebilir bir açık deniz prototipini temsil etmektedir. 40 metrelik kapsüller, planktonları zarar görmeden geri verirken ve ekolojik etkiyi en aza indirmek için seyreltilmiş tuzlu suyu deşarj ederken deniz suyunu filtrelemek üzere ters osmozu çalıştırmak için derin su hidrostatik basıncını kullanır. Bu yaklaşım, daha küçük hacimleri pompalayarak ve doğal basınçtan yararlanarak kıyı tesislerine göre enerji maliyetlerinde %40 azalma iddia etmekte olup, %5-15’lik geri kazanım oranları zararsız tuzlu su konsantrasyonları üretmektedir. Ağustos 2025’te, günde 60 milyon galon (yaklaşık 250.000 hane için yeterli) ürün vermek üzere 20-25 kapsül dağıtarak Su Çiftliği 1 için planlar ilerledi; tam operasyonlar 2028 için hedefleniyor ve Kaliforniya’da ve uluslararası alanda ek sahalara genişleme potansiyeli bulunuyor.^{[227][228][229]}

Tuzlu su yönetimi için esnek bir kese içeren toplu ters osmoz prototipi, 2022’de Arizona’daki Yuma Tuz Giderme Tesisi’nde pilot olarak uygulandı ve günde 5 m³’e kadar kireçlenmeye eğilimli konsantreyi işledi. Bir hafta boyunca 885 döngüde, %82.6 su geri kazanımı elde etti, 150 mg/L toplam çözünmüş katı ortalama tuzluluğa sahip 31.1 m³ permeat üretti ve aşırı doygunluk koşullarına rağmen kireçlenme gözlemlenmedi. Spesifik enerji tüketimi pilot ölçekte 3.3 kWh/m³ olarak ölçüldü; optimize edilmiş pompalar kullanılarak 379 m³/gün’e ölçeklendirme ile 0.8-0.9 kWh/m³ tahmin ediliyor ve bu da daha büyük acı su arıtma sistemlerine entegrasyon için fizibiliteye işaret ediyor.^[230]

Modüler güneş enerjili tuz giderme prototipleri de 2020 sonrasında pilot ölçeğe ilerledi; Portekiz, Algarve’de test edilen ve en yoğun yaz koşullarında 6.24 L/gün·m² verimlilik sağlayan ve iletkenlik metrikleri yoluyla %99 tuz giderimini aşan müdahaleci olmayan bir sistem buna örnektir. Tasarım, uzak veya ada ortamlarında değişken talep için basit montajı ve uyarlanabilirliği vurgular, harici enerji olmadan yalnızca güneş girdisine dayanır, böylece yüksek güneşlenmeye sahip bölgelerde çoğaltma yoluyla ölçeklenebilirliği destekler.^[231]

Elektrokimyasal yaklaşımlar, acı suyu iki aşamada tuzdan arındırmak için altı hücre kullanan, 200 L/saat çıkışta tuzluluğu 1 g/L’den 0.5 g/L’ye düşüren yarı endüstriyel kapasitif deiyonizasyon pilotunu içerir. 0.85-0.9 V elektrot voltajlarında çalışarak, durulama suyunu geri dönüştürmek ve genel verimliliği artırmak için önerilen depolama tanklarıyla ölçeklenebilirliği artırarak döngü enerjisinin yaklaşık %30’unu geri kazanmıştır.^[232]

Küresel Uygulama

En Büyük Tesisler ve Kapasiteler

Faaliyetteki en büyük tuz giderme tesisi, Suudi Arabistan’daki Ras Al-Khair tesisidir; 2014’ten itibaren aşamalı olarak devreye alınan 2.400 MW’lık bitişik bir santralle desteklenen çok kademeli flaş (MSF) damıtma ve ters osmoz (RO) teknolojilerinin bir kombinasyonunu kullanarak günde 3 milyon metreküpe yaklaşan bir üretim kapasitesine sahiptir.^[233][38] Bu kapasite, Suudi Su Kurumu (SWA) tarafından yapılan genişletmeleri ve optimizasyonları yansıtmakta ve kurak koşullarda bölgesel tatlı su ihtiyaçlarının önemli bir kısmını karşılamasını sağlamaktadır. Diğer büyük tesisler, genellikle termal süreçler için düşük maliyetli fossil yakıtlardan yararlanan hibrit sistemleri takip etmektedir, ancak enerji verimliliği için yeni büyük ölçekli inşalara RO hakimdir.

Bu kapasiteler optimal koşullar altındaki tepe çıktıyı temsil eder; gerçek verim bakım, giriş suyu tuzluluğu ve enerji mevcudiyetine göre değişir; Körfez ülkeleri, sübvansiyonlu enerji ve su güvenliği için politika zorunlulukları nedeniyle küresel büyük ölçekli tuz gidermenin yarısından fazlasını oluşturmaktadır.^[34] Taweelah gibi RO tesisleri, daha düşük spesifik enerji tüketimi (termal için 10-15’e karşı yaklaşık 3-4 kWh/m³) nedeniyle membran teknolojisine geçişi örneklemektedir, ancak enerji üretiminden kaynaklanan atık ısının marjinal maliyetleri düşürdüğü yerlerde termal yöntemler devam etmektedir.^[234] Suudi Arabistan’da 2025 yılına kadar 8.5 milyon m³/gün ulusal kapasiteyi hedefleyen genişlemeler gibi ortaya çıkan projeler, yalnızca yenilenebilir enerjiden ziyade nüfus artışı ve fossil yakıt entegrasyonunun yönlendirdiği ölçeklendirmeyi vurgulamaktadır.^[237]

Bölgesel Vaka Çalışmaları: Başarılar ve Adaptasyonlar

İsrail’in tuz giderme programı, 2023 yılına kadar yılda yaklaşık 600 milyon metreküp üretim yapan ve belediye ve evsel talebin %70’inden fazlasını karşılayan faaliyetteki beş büyük deniz suyu ters osmoz (SWRO) tesisi ile yarı kurak bir bölgedeki kronik su kıtlığına başarılı bir adaptasyonu örneklemektedir.^[238] 2013 yılında 624.000 metreküp/gün kapasite ile devreye alınan Sorek tesisi, verimli türbin teknolojisi ve doğal gaz gücüyle şebeke entegrasyonu yoluyla işletme maliyetlerini önemli ölçüde düşürerek metreküp başına 4 kWh’ye kadar enerji kullanımına ulaşan gelişmiş enerji geri kazanım cihazlarını içermektedir.^[239] Adaptasyonlar, yüksek tuzluluklu Akdeniz besleme suyunu işlemek için ön arıtma yeniliklerini ve düşük mineralli çıktıdan kaynaklanan sağlık risklerini azaltmak için arıtma sonrası mineral ilavesini içerir; bu da yıllık %2’yi aşan nüfus artışına rağmen güvenilir tedarik sağlar.^[240][241]

Batı Avustralya’da, Perth’in azalan yağışa (1970’lerden bu yana ortalama %20 azalma) yanıtı, 2006 yılında 143.000 metreküp/gün başlangıç kapasitesiyle açılan ve daha sonra 2017 yılına kadar şehrin 300 milyon metreküplük yıllık arzının neredeyse yarısına katkıda bulunacak şekilde genişletilen Kwinana Deniz Suyu Tuz Giderme Tesisi’ne odaklandı.^[242][243] 2011 yılında eklenen Güney Deniz Suyu Tuz Giderme Tesisi, titiz çevresel izleme ve difüzör tasarımı yoluyla Cockburn Sound ekosistemleri üzerindeki ekolojik etkiyi en aza indirmek için uyarlanmış tuzlu su dağıtım sistemleri ile SWRO kullanarak çıktıyı yıllık toplam 140 milyon metreküpün üzerine çıkardı.^[23] Başarı, uzak anakara ithalatına olan bağımlılığı azaltan ve enerjinin operasyonların %40’ını oluşturmasına rağmen fiyatları metreküp başına yaklaşık 1.50 AUD’de dengeleyen, talebin önünde altyapıyı ölçeklendiren kamu-özel ortaklıklarından kaynaklanmaktadır.^[244]

Kaliforniya’nın Carlsbad Tuz Giderme Tesisi, Aralık 2015’ten bu yana faaliyettedir ve San Diego County’nin 400.000 sakini için ihtiyacının yaklaşık %10’unu oluşturan günlük 50 milyon ABD galonu sağlamaktadır; Kasım 2022’ye kadar 100 milyar galondan fazla su sağlamış ve tahsis kesintilerine karşı savunmasız olan ithal Colorado Nehri ve Eyalet Su Projesi kaynaklarından çeşitlendirerek 2012-2016 kuraklığı sırasında dirençli olduğunu kanıtlamıştır.^[245][246] Adaptasyonlar arasında, ön arıtmada atık ısı kullanımı için Encina enerji santrali ile ortak yerleşim, değişken Pasifik girişlerinde kirlenme direnci için gelişmiş seramik membran ultrafiltrasyonu ve 200 metre içinde %99 seyreltme sağlayan yüzey altı tuzlu su difüzörleri aracılığıyla katı Kaliforniya okyanus deşarj standartlarına uyum yer almaktadır.^[247] Metreküp başına 3.5 kWh altındaki enerji verimliliği hedefleri, değişken frekanslı sürücüler ve izobarik geri kazanım sistemleri ile karşılandı, ancak 1 milyar doları aşan yüksek sermaye maliyetleri, uzun vadeli alım anlaşmalarıyla aşılan düzenleyici engelleri yansıtmaktadır.

Singapur’un kentsel kısıtlı ortamı, Tuas Tuz Giderme Tesisi (Faz 1 faaliyete geçiş 2018, 136.000 metreküp/gün) ve Keppel Marina East Tesisi’nin (2020, 30.000 metreküp/gün), paylaşılan altyapı yoluyla enerji kullanımını %20 azaltmak için bitişik güç tesislerinden ortak üretim ile SWRO’yu entegre etmesiyle hibrit tuz giderme adaptasyonlarını teşvik etti.^[248] İkincisinin çift modlu yeteneği, yağışlı mevsimlerde deniz suyu ve yağmur suyu hasadı arasında geçiş yaparak tropikal değişkenlik için optimize eder ve geri dönüştürülmüş suyla birlikte 2023 yılına kadar ulusal talebin %30’unu karşılayan tuz gidermeye katkıda bulunur.^[249] Ön arıtma, yosun eğilimli ekvator suları için çözünmüş hava flotasyonunu kullanır ve %99.99 patojen giderimi sağlarken, tuzlu su yönetimi Johor Boğazı’nın akıntılarına göre uyarlanmış derin deniz çıkışlarını kullanır ve biyolojik çeşitlilikten ödün vermeden Singapur’un “Dört Ulusal Musluk” stratejisini destekler.^[250] 100 milyon SGD’yi aşan hükümet Ar-Ge yatırımıyla desteklenen bu tesisler, teknolojik yineleme yoluyla metreküp başına 0.50-0.60 SGD’de sabitlenen maliyetlerle, arazinin kıt olduğu ortamlarda ölçeklenebilir entegrasyonu göstermektedir.^[251]

Politika ve Toplumsal Boyutlar

Düzenleyici Engeller ve Siyasi Direnç

Tuz giderme projeleri sıklıkla, izin süreçlerini önemli ölçüde uzatabilen tuzlu su deşarjı, su alma sistemleri ve enerji tüketimini yöneten katı çevre düzenlemeleriyle karşılaşır. Amerika Birleşik Devletleri’nde, Temiz Su Yasası’na ve Kaliforniya Okyanus Planı gibi eyalete özgü çerçevelere uyum, aşırı tuzlu suyun yerel tuzluluk seviyelerini değiştirme ve deniz ekosistemlerine zarar verme potansiyelinin ayrıntılı değerlendirmelerini zorunlu kılar; bu da etkileri azaltmak için genellikle difüzör sistemleri veya seyreltme teknolojileri gerektirir.^[136] Örneğin, Kaliforniya’daki Carlsbad Tuz Giderme Tesisi, su alma balık sıkışması ve tuzlu su dağılımı ile ilgili on yasal zorluğun üstesinden gelmeden önce, 2003’ten 2010’a kadar birden fazla federal ve eyalet kurumunu içeren yedi yıllık bir izin sürecinden geçti.^[252] Biyoçeşitliliği korumayı amaçlayan bu gereklilikler, yüksek uyum maliyetleri ve gecikmeler getirdiği için eleştirilmiştir; hakemli analizler, modern ters osmoz tesislerinin uygun şekilde düzenlendiğinde gelişmiş izleme ve mühendislik yoluyla minimal ekolojik ayak izi ürettiğini göstermektedir.^[253]

Siyasi direnç genellikle, kuraklık direncine yönelik savunucu argümanlarına rağmen, arz genişlemesi yerine koruma önlemlerine öncelik veren çevre savunuculuğu gruplarından ve yerel paydaşlardan kaynaklanır ve bu da davalara ve proje vetolarına yol açar. Kaliforniya’da, yirmi yılı aşkın süredir tartışılan Huntington Beach tuz giderme teklifi, Mayıs 2022’de Kaliforniya Kıyı Komisyonu tarafından, kıyı habitatı bozulması ve enerji kullanımı endişeleri nedeniyle reddedildi.^[254] Benzer şekilde, Monterey Yarımadası projesi su bölgeleri ve topluluklardan gelen tekrarlanan davalarla karşı karşıya kaldı; 2023 tarihli bir temyiz mahkemesi kararı onayları onadı ancak zorunlu etki açıklamaları yoluyla incelemeyi artıran Kaliforniya Çevresel Kalite Yasası (CEQA) kapsamındaki devam eden anlaşmazlıkları vurguladı.^[255] Food & Water Watch gibi savunuculuk örgütleri, tuzlu su toksisitesi ve karbon emisyonlarını gerekçe göstererek projelere karşı harekete geçti, kamuoyunu ve düzenleyici kararları etkiledi; ancak Carlsbad gibi operasyonel tesislerden elde edilen ampirik veriler, yaygın ekolojik zarar olmadan etkili azaltım olduğunu göstermektedir.^[256]

Kaliforniya’nın ötesinde, siyasi muhalefet doğrudan iptallerle sonuçlandı ve bu da su güvenliği ile yerelleştirilmiş çevresel öncelikler arasındaki gerilimlerin altını çizdi. Eylül 2025’te, Teksas’taki Corpus Christi Belediye Meclisi, şehrin kıtlıklara karşı savunmasızlığına rağmen, körfez deşarj etkileri, finansal riskler ve atık su yeniden kullanımı gibi alternatifler konusundaki topluluk endişeleri nedeniyle on yıllık bir planlamanın ardından 1.2 milyar dolarlık Inner Harbor tuz giderme sözleşmesini feshetmek için oy kullandı.^[257] Bu tür bir direnç, paylaşılan tuz giderme altyapısı üzerindeki devletler arası işbirliğinin egemenlik sorunları ve rakip kaynak gündemleri nedeniyle sekteye uğradığı Körfez bölgesinde görüldüğü gibi daha geniş jeopolitik zorlukları yansıtmaktadır.^[258] Bu durumlarda düzenleyici çerçeveler genellikle, CEQA veya eşdeğer yasalar altındaki aktivist davaların belirsizliği uzattığı siyasi dinamiklerle kesişir ve modernleştirilmiş politikaların benzer engeller olmadan hızlı ölçeklendirmeyi sağladığı İsrail gibi kurak bölgelerdeki kanıtlanmış rolüne rağmen potansiyel olarak yatırımı caydırır.^[259]

Ölçeklenebilirlik ve Koruma Söylemleri Üzerine Tartışmalar

Tuz giderme ölçeklenebilirliği savunucuları, teknolojik gelişmelerin maliyetleri ve enerji gereksinimlerini azalttığını, değişken yağış veya akifer tükenmesinden bağımsız olarak artan talebi karşılamak için büyük ölçekli dağıtımı mümkün kıldığını savunmaktadır. İsrail’de tuz giderme, 2023 itibariyle belediye suyunun %70’inden fazlasını sağlayarak, 2010’da 8.5 milyondan 2023’te 9.8 milyona çıkan nüfus artışı sırasında su güvenliğine katkıda bulunmuş, kişi başına tüketim birleşik arz genişlemesi ve verimlilik önlemleriyle günde yaklaşık 100 litrede sabitlenmiştir.^[260] Benzer şekilde, 2006’dan beri faaliyette olan ve 2018’e kadar yıllık 144 milyon metreküpe genişletilen Avustralya’nın Perth Deniz Suyu Tuz Giderme Tesisi, kuraklıklara karşı tampon görevi görmüş ve modüler ters osmoz tesislerinin minimum ek altyapı ile çıktıyı %20-50 oranında ölçeklendirebileceğini göstermiştir.^[21] IDE Technologies mühendisleri de dahil olmak üzere destekçiler, seviyelendirilmiş maliyetlerin 2022’ye kadar optimal koşullarda metreküp başına 0.50-1.00 ABD Dolarına düştüğünü, ithal suyla rekabet edebilir hale geldiğini ve tuzlu su yönetimi yeniliklerinin çevresel endişeleri azalttığını, tuz gidermeyi tamamlayıcı bir önlemden ziyade direncin nedensel bir itici gücü olarak konumlandırdığını iddia etmektedir.^[261]

Genellikle Surfrider Vakfı gibi çevre örgütlerinden gelen muhalifler, fiyatlandırma, sızıntı onarımı ve davranışsal değişiklikler yoluyla talep azaltımının, deniz suyu ters osmozu için metreküp başına 3-4 kWh olarak tahmin edilen tuz gidermenin enerji taleplerinden daha düşük maliyetler ve daha az ekolojik etki sağladığını ileri sürerek koruma söylemlerine öncelik vermektedir.^[262] Kuraklıklar sırasında zorunlu kısıtlamalarla 2013’ten 2022’ye kadar kentsel kişi başına kullanımın %25 düştüğü Kaliforniya’da, eleştirmenler, 1.4 milyar doları aşan maliyetler ve deniz yaşamı sürüklenme riskleri nedeniyle gecikmelerle karşı karşıya kalan önerilen Huntington Beach tesisi gibi tuz giderme tesislerinin, İsrail’in %85’ine kıyasla atık suyun sadece %13’ünün geri dönüştürüldüğü yeniden kullanım potansiyelini göz ardı eden verimsiz arz yönlü düzeltmeleri temsil ettiğini savunmaktadır.^[263] Bu görüşler ölçeklenebilirliği sürdürülemez büyümeyi mümkün kılmak olarak çerçevelemekte, The Conversation‘da yer alan 2022 tarihli bir analiz, koruma ve yağmur suyu toplamanın kıyı şehirlerindeki açıkların %80’ini tuz gidermenin karbon ayak izinin yarısında karşılayabileceğini vurgulamaktadır.^[264]

Baskın koruma söylemlerine yönelik eleştiriler, tarihsel verilerin tasarrufların %10-30’unu artan kullanımla dengeleyen geri tepme etkilerini gösterdiği ekonomik genişleme ve demografik değişimlerden kaynaklanan esnek olmayan talebi ele almadaki sınırlamalarını vurgulamaktadır.^[265] Kurak bölgelerde, yalnızca korumaya uzun süreli bağımlılık, Avustralya’nın Milenyum Kuraklığı’nda (1997-2009) görüldüğü gibi, kısmen günlük 1 milyon metreküpü aşan tuz giderme kapasitesi eklemeleriyle çözülen karneleme ve tarımsal kesintilere yol açmıştır.^[266] CalMatters katkıda bulunanları gibi endüstri ve politika analistleriyle bağlantılı kaynaklar, korumanın kısa vadeli düşüşler elde etmesine rağmen (örneğin Kaliforniya’nın 2015’teki %20 eyalet çapındaki kesintisi), 2040 yılına kadar öngörülen %20 nüfus artışıyla ölçeklenemediğini ve tuz gidermeyi isteğe bağlı olmaktan ziyade temel arz için gerekli kıldığını belirtmektedir.^[267] Bu gerilim, İsrail’in düşük etkili açık okyanus alımlarından elde edilen ampirik kanıtların minimal ekolojik bozulma göstermesine rağmen projeleri geciktiren katı su alma kuralları getiren Kaliforniya’nın 2016 Tuz Giderme Değişikliği gibi düzenleyici savaşlarda kendini göstermektedir.^[268] 2023 Milken Enstitüsü İncelemesi de dahil olmak üzere ampirik değerlendirmeler, her iki stratejiyi entegre eden hibrit yaklaşımların koruma merkezli politikalardan daha iyi performans gösterdiğini, çünkü saf talep yönetiminin arz çeşitlendirmesi olmadan ekonomik durgunluk riski taşıdığını vurgulamaktadır.^[269]

Ekonomik Teşvikler ve Gelecek Görünümü

Tuz giderme ekonomisi, temel olarak günlük kapasite metreküpü başına 1.000 ila 2.500 $ arasında değişen tesis inşası için yüksek sermaye harcamaları ve üretilen metreküp başına 3-4 kWh gerektiren ters osmoz sistemlerinde toplam giderlerin %30-50’sini oluşturan enerji tüketimi tarafından yönlendirilen işletme maliyetleri tarafından belirlenir.^[270][271] Deniz suyu tuz giderme için genel üretim maliyetleri metreküp başına 0.50 ila 2.50 $ arasında değişmekte olup, yüzey suyu (0.10–0.60 $/m³) veya yeraltı suyu (0.30–1.00 $/m³) gibi geleneksel kaynaklarınkini aşmaktadır; ancak Orta Doğu gibi bölgelerdeki büyük ölçekli tesislerdeki verimlilikler, düşük maliyetli enerji ile eşleştirildiğinde bu farkı 0.70–0.90 $/m³’e kadar daraltmıştır.^{[272][17][54]}

Hükümet teşvikleri, planlama, inşaat ve araştırmayı hedefleyen doğrudan hibeler ve sübvansiyonlar yoluyla, özellikle su stresi altındaki bölgelerde bu engelleri hafifletmede kilit bir rol oynamaktadır. Amerika Birleşik Devletleri’nde, Islah Bürosu’nun Tuz Giderme ve Su Arıtma Araştırma Programı, teknolojileri ilerletmek için 2023’te 2.2 milyon $ tahsis ederken, Kaliforniya Su Kaynakları Departmanı, yerel tuz giderme girişimleri için 2023’te Önerme 1 fonunda 5 milyon $ dahil olmak üzere acı ve okyanus suyu projeleri için hibeler sunmaktadır.^{[273][274][275]} ABD Enerji Bakanlığı da benzer şekilde, son yıllarda tuz gidermeyi su yeniden kullanımıyla entegre etmek için 12 projede 9 milyon $ ödül vermiş ve Carlsbad tesisi gibi belirli altyapılar, 2024 yılında su alma yükseltmeleri için 19.4 milyon $ federal hibe almıştır.^[276][277] Bu önlemler, artan kıtlık ortasında talep tarafı korumaya olan bağımlılığa karşı arz artırımına yönelik bir politika değişimini yansıtmaktadır; ancak eleştirmenler, bunların tuzlu su bertarafı gibi çevresel dışsallıkları tam olarak içselleştirmeden enerji yoğun süreçleri sübvanse ettiğini savunmaktadır.^[8]

İleriye bakıldığında, tuz gidermenin uygulanabilirliği, hibrit sistemlerde işletme giderlerini %20-24 oranında azaltabilen güneş fotovoltaikleri gibi yenilenebilir entegrasyonla desteklenen, membran iyileştirmeleri ve enerji verimliliği kazanımları yoluyla 2030 yılına kadar öngörülen %50’ye varan maliyet düşüşlerine bağlıdır.^[278][279] Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı, güneş ve rüzgar maliyetleri düştükçe daha fazla düşüş öngörmekte, bu da uzak bölgelerde şebekeden bağımsız tesisleri mümkün kılmakta ve şebeke bağımlılığını azaltmaktadır.^[52] Küresel pazar projeksiyonları bu iyimserliği vurgulamaktadır; su tuz giderme ekipmanı sektörünün, nüfus baskıları ve iklim değişkenliği ile karşı karşıya kalan kurak bölgelerdeki talep nedeniyle, yaklaşık %9’luk bir bileşik yıllık büyüme oranıyla 2024’te 18.36 milyar $’dan 2030’da 31.69 milyar $’a genişlemesi beklenmektedir.^[160][151] Gelişmekte olan ekonomilerde ölçeklendirme için finansman ve tuzlu su yönetimi için düzenleyici engeller dahil olmak üzere zorluklar devam etmektedir, ancak operasyonel tesislerdeki ampirik eğilimler, tuz gidermenin yüzyılın ortasına kadar İsrail ve Körfez ülkeleri gibi yüksek benimsenme alanlarında belediye suyunun %25-50’sini sağlayabileceğini, ancak bunun sürekli teknolojik ve politika desteğine bağlı olduğunu göstermektedir.^[17]

Referanslar

1. https://www.energy.gov/eere/ito/desalination-basics
2. https://www.usgs.gov/water-science-school/science/desalination
3. http://www.twdb.texas.gov/publications/reports/numbered_reports/doc/r363/c1.pdf
4. https://www.danfoss.com/en/about-danfoss/articles/hpp/a-brief-history-of-the-energy-intensity-of-desalination/
5. https://worldpopulationreview.com/country-rankings/desalination-by-country
6. https://www.veolia.com/en/our-media/press-releases/kingdom-morocco-veolia-join-forces-largest-seawater-desalination-africa
7. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7487278/
8. https://waterinthewest.stanford.edu/news-events/news-insights/hidden-costs-desalination
9. https://www.usbr.gov/research/dwpr/reportpdfs/report072.pdf
10. https://www.usbr.gov/research/dwpr/reportpdfs/report095.pdf
11. https://bestamembrane.com/seawater-desalination-costs-roi-2025-insights/
12. https://openknowledge.worldbank.org/entities/publication/214476a0-e59d-55f2-a6cd-872cacc30c55
13. https://ensia.com/features/water-desalination-middle-east/
14. https://www.blackridgeresearch.com/blog/latest-list-of-top-largest-biggest-desalination-desal-water-treatment-plants-projects-israel
15. https://www.jns.org/israeli-desalination-can-help-the-world/
16. https://smartwatermagazine.com/news/smart-water-magazine/desalination-a-turning-point-search-energy-efficiency
17. https://trendsresearch.org/insight/the-future-of-desalination-between-financing-and-climate-challenges/
18. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0025326X20308912
19. https://www.desware.net/energy-requirements-desalination-processes.aspx
20. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK83737/
21. https://www.weforum.org/stories/2024/04/desalination-drinking-water-water-scarcity/
22. https://www.mdpi.com/2073-4441/13/16/2222
23. https://www.water.vic.gov.au/water-sources/desalination/desalination-history
24. http://www.desware.net/sample-chapters/d01/d01-003.pdf
25. https://muslimheritage.com/desalination-of-salt-water/
26. https://www.roagua.com/news/history-of-desalination-current-situation-and-future-development-prospects/
27. https://timelines.issarice.com/wiki/Timeline_of_water_desalination
28. https://www.unisol-global.com/newsinfo/14
29. https://www.desware.net/timelines-desalination-technology.aspx
30. https://www.water-alternatives.org/index.php/alldoc/articles/vol15/v15issue2/666-a15-2-8/file
31. https://www.policycenter.ma/sites/default/files/2023-01/Eyl-Mazzega_Cassignol_Desalination_US_2022.pdf
32. https://www.wateronline.com/doc/global-desalination-continues-grow-adding-cubic-meters-contracted-capacity-0001
33. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123222001977
34. https://www.aquatechtrade.com/news/desalination/worlds-largest-desalination-plants
35. https://idadesal.org/wp-content/uploads/2019/04/The-state-of-desalination-2019.pdf
36. https://cdm.unfccc.int/sunsetcms/storage/contents/stored-file-20211001223640339/MP86_EA01_Technical_Note_desalination_technologies.pdf
37. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8621194/
38. https://www.blackridgeresearch.com/blog/latest-list-worlds-largest-biggest-water-treatment-desalination-plants-projects-capacity-cost-location-project-detail
39. https://news.bloomberglaw.com/environment-and-energy/us-desalination-expands-since-2000-seen-as-essential-to-meeting-supply-needs
40. https://www.researchgate.net/publication/367450886_Review_Water_Desalination_Cost
41. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1944398625002528
42. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916422004775
43. http://large.stanford.edu/courses/2011/ph240/parise2/
44. https://www.water.ca.gov/-/media/DWR-Website/Web-Pages/Programs/California-Water-Plan/Docs/RMS/2016/09_Desalination_July2016.pdf
45. https://www.deswater.com/DWT_articles/vol_251_papers/251_2022_134.pdf
46. https://www.veoliawatertechnologies.com/en/technologies/multiple-effect-distillation-med
47. https://ide-tech.com/en/water-solutions/sea-water-desalination/thermal-desalination/
48. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9457763/
49. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/multiple-effect-distillation
50. https://inldigitallibrary.inl.gov/sites/sti/sti/Sort_1909.pdf
51. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/multi-stage-flash
52. https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2012/IRENA-ETSAP-Tech-Brief-I12-Water-Desalination.pdf
53. https://www.gcc-sg.org/en/MediaCenter/DigitalLibrary/Documents/1414489603.pdf
54. https://world-nuclear.org/information-library/non-power-nuclear-applications/industry/nuclear-desalination
55. https://kh.aquaenergyexpo.com/wp-content/uploads/2022/09/A-Comparison-between-MSF-MED-Desalination-Technologies.pdf
56. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7999931/
57. https://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/3340/etd-tamu-2005C-ITDE-LaraRuiz.pdf
58. https://www.meco.com/vapor-compression-vs-multiple-effect-distillation/
59. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032123006147
60. https://ide-tech.com/wp-content/uploads/2022/12/Mechanical-Vapour-Compression-MVC-Brochure.pdf
61. https://www.mdpi.com/2227-9717/13/7/1963
62. https://www.mdpi.com/2073-4441/15/6/1225
63. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221237172400026X
64. https://docs.lib.purdue.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=2959&context=iracc
65. https://www.desware.net/sample-chapters/D03/D00-014.pdf
66. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/desalination-membrane
67. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405844023000178
68. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030626191931339X
69. https://www.purdue.edu/newsroom/archive/releases/2021/Q2/breakthrough-in-reverse-osmosis-may-lead-to-most-energy-efficient-seawater-desalination-ever.html
70. https://www.amtaorg.com/wp-content/uploads/07_Membrane_Desalination_Power_Usage_Put_In_Perspective.pdf
71. https://ide-tech.com/en/water-solutions/sea-water-desalination/
72. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894719316250
73. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723025226
74. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001191642401124X
75. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916418325037
76. https://www.cognitivemarketresearch.com/water-desalination-plants-market-report
77. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135409001547
78. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0957582025012455
79. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894719316250
80. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b07482
81. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsestengg.0c00192
82. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135423014495
83. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1383586621005864
84. https://www.mdpi.com/2077-0375/10/7/146
85. https://www.researchgate.net/publication/334502435_Electrodialysis_Desalination_for_Water_and_Wastewater_A_Review
86. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9266909/
87. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2213343724020992
88. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.0c01752
89. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916424004788
90. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5041028/
91. https://www.mdpi.com/2227-9717/8/8/901
92. https://www.mdpi.com/2227-9717/8/4/404
93. https://research.birmingham.ac.uk/files/152055036/paper_clean_revised_version_2_1.pdf
94. https://www.researchgate.net/figure/Energy-consumption-for-during-freeze-desalination_tbl1_257807432
95. https://www.mdpi.com/2073-4441/17/1/107
96. https://www.nature.com/articles/s41545-022-00158-1
97. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916423005799
98. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/9781119407874.ch11
99. https://www.mdpi.com/2076-3417/11/2/670
100. https://revues.imist.ma/index.php/JOWSET/article/download/13769/8210/37111
101. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.1c00396
102. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S259012302300748X
103. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666165924001789
104. https://www.desware.net/sample-chapters/D04/D08-063.pdf
105. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135422013343
106. https://www.mdpi.com/2071-1050/16/22/10138
107. https://www.researchgate.net/publication/361894418_Technical_and_Environmental_Opportunities_for_Freeze_Desalination
108. https://www.usbr.gov/research/dwpr/reportpdfs/report005.pdf
109. https://pdhonline.com/courses/c585/c585content.pdf
110. https://hydrosmart.com.au/the-role-of-ion-exchange-in-the-water-desalination-process/
111. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894723046715
112. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9900398/
113. https://news.mit.edu/2022/solar-desalination-system-inexpensive-0214
114. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772940023000024
115. https://www.chunkerowaterplant.com/news/solar-desalination-plant-2
116. https://www.mdpi.com/2077-1312/12/3/464
117. https://www.researchgate.net/publication/370601095_Direct_Wind-Powered_Desalination_System
118. https://research.tudelft.nl/files/103035580/processes_09_02181.pdf
119. https://www.nrel.gov/news/feature/2023/wave-powered-desalination-device-returns-to-the-outer-banks
120. https://www.bbc.com/news/business-67237006
121. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916417314455
122. https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351%2824%2900373-8
123. https://www.mdpi.com/2673-4605/17/1/17
124. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9694509/
125. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916423007270
126. https://carewater.solutions/en/improving-energy-efficiency-in-desalination-processes/
127. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435124003738
128. https://www.epa.sa.gov.au/files/477708_desal_report.pdf
129. https://ifm.org.uk/wp-content/uploads/2023/11/CA-Seawater-Desal-Intake-Requirements_Hogan_compressed.pdf
130. https://watereuse.org/wp-content/uploads/2015/10/Intake_White_Paper.pdf
131. https://genesiswatertech.com/blog-post/seawater-ro-pretreatment-steps/
132. https://sigmadafclarifiers.com/en/daf-para-la-desalinizacion-del-agua-de-mar/
133. https://www.mdpi.com/2073-4441/15/8/1572
134. https://www.lenntech.com/processes/desalination/pretreatment/general/desalination-pretreatment.htm
135. https://www.frontiersin.org/journals/marine-science/articles/10.3389/fmars.2022.845113/full
136. https://www.waterboards.ca.gov/water_issues/programs/ocean/desalination/docs/dpr051812.pdf
137. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X24008828
138. https://ide-tech.com/en/blog/the-future-of-brine-management/
139. https://news.mit.edu/2019/brine-desalianation-waste-sodium-hydroxide-0213
140. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7514194/
141. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1944398624095031
142. https://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/121995/Primary%2520Energy%2520and%2520Exergy%2520of%2520Desalination%2520Technologies%2520in%2520a%2520Power-water%2520Cogeneration%2520Scheme%2520Preprint.pdf?sequence=2&isAllowed=y
143. https://www.osti.gov/servlets/purl/841245
144. https://www.mdpi.com/1996-1073/15/22/8374
145. https://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/141350.2/IDA_manuscript.pdf?sequence=4&isAllowed=y
146. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/02772248.2025.2553247?src=
147. https://www.mdpi.com/2227-9717/9/12/2181
148. https://iwaponline.com/wst/article/89/5/1357/100486/A-review-of-hybrid-solar-desalination-systems
149. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11605400/
150. https://www.mdpi.com/2227-9717/12/4/770
151. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261923013144
152. https://prod-cm.advisian.com/en/global-perspectives/the-cost-of-desalination
153. https://www.mdpi.com/2073-4441/16/6/910
154. https://chunkewatertreatment.com/how-much-does-desalination-plant-cost/
155. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590332224000952
156. https://www.cell.com/one-earth/pdf/S2590-3322%2824%2900095-2.pdf
157. https://documents1.worldbank.org/curated/en/476041552622967264/pdf/135312-WP-PUBLIC-14-3-2019-12-3-35-W.pdf
158. https://www.researchgate.net/publication/364666386_Levelized_cost_of_water_assessment_for_small-scale_desalination_plant_based_on_forward_osmosis_process
159. https://straitsresearch.com/report/water-desalination-market
160. https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/water-desalination-equipment-market
161. https://www.precedenceresearch.com/water-desalination-plant-equipment-market
162. https://www.researchandmarkets.com/reports/5546205/desalination-market-size-and-share-analysis
163. https://www.fitchratings.com/research/infrastructure-project-finance/fitch-upgrades-channelside-carlsbad-desalination-plant-debt-to-a-09-01-2025
164. http://sdgprivatefinance.undp.org/leveraging-capital/sdg-investor-platform/water-desalination-plants
165. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001191642100309X
166. https://www.elementalwatermakers.com/knowledge-base/solar-desalination/what-is-the-payback-period-for-solar-desalination-investments/
167. https://www.wealthformula.com/blog/water-desalination-profits-economic-benefits-and-market-trends-by-2025/
168. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043135410002903
169. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38516811/
170. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0227589
171. https://eltahir.mit.edu/journal/impact-of-brine-discharge-from-seawater-desalination-plants-on-persian-arabian-gulf-salinity/
172. https://news.ucsc.edu/2019/01/desal-brine/
173. https://rasayely-journals.com/index.php/msi/article/download/13/24
174. https://www.sanjuancountywa.gov/DocumentCenter/View/13723/PSJ000-17-0003-EXHIBIT-32—2010-Roberts-et-al-Impacts-of-Desal-Review
175. https://www.mdpi.com/1996-1073/12/3/463
176. https://tethys.pnnl.gov/sites/default/files/publications/Shokri-et-al-2022.pdf
177. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431125018083
178. https://www.acwapower.com/media/342449/ghg-and-carbon-footprint-assessment-report_-rabigh-3-iwp.pdf
179. https://ropur.com/how-co2-emission-reduction-can-impact-desalination-operations
180. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135425017282
181. https://asmedigitalcollection.asme.org/energyresources/article/146/8/080801/1199112/Carbon-Footprint-of-Seawater-Desalination
182. https://psecommunity.org/wp-content/plugins/wpor/includes/file/2303/LAPSE-2023.18117-1v1.pdf
183. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8224056/
184. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916417309487
185. https://www.nature.com/articles/s41598-022-25167-5
186. https://www.researchgate.net/publication/345322399_Sustainable_desalination_Long-term_monitoring_of_brine_discharge_in_the_marine_environment
187. https://www.desware.net/sample-chapters/D02/D13-002.pdf
188. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916410008192
189. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0011916484800144
190. https://www.lenntech.com/processes/desalination/post-treatment/general/desalination-postreatment.htm
191. https://aguaenmexico.com/wp-content/uploads/2021/02/WHO-HEALTH-RISKS-FROM-DRINKING-DEMINERALISED-WATER.pdf
192. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27295409/
193. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013935116302109
194. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10732328/
195. https://www.timesofisrael.com/study-shows-magnesium-deficiency-in-desalinated-water-could-lead-to-diseases/
196. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167527316312499
197. https://www.taubcenter.org.il/en/pr/magnesium-deficiency/
198. https://nutrition.org/consumption-of-water-with-very-low-mineral-content-may-compromise-bone-development-in-children/
199. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0121995
200. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022316622164898
201. https://www.nature.com/articles/s41598-025-94758-9
202. https://www.bfr.bund.de/cm/349/health-risk-assessment-of-mineral-water-with-very-low-mineral-content.pdf
203. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916420313709
204. https://www.intechopen.com/chapters/78990
205. https://s3.amazonaws.com/suncam/docs/118.pdf
206. https://drintec.com/en/guideline-for-the-remineralisation-of-desalinated-waters/
207. https://www.amtaorg.com/forward-osmosis-desalination-current-research-and-future-prospects
208. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969723025226
209. https://www.osti.gov/servlets/purl/2318315
210. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c01447
211. https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2025/va/d4va00378k
212. https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2025/ra/d5ra00895f
213. https://chemistry.berkeley.edu/news/improved-desalination-process-also-removes-toxic-metals-produce-clean-water
214. https://www.nature.com/articles/s44221-024-00213-w
215. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916424008518
216. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14686996.2025.2546286
217. https://www.mdpi.com/2073-4441/17/11/1601
218. https://www.nature.com/articles/s41545-024-00301-0
219. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916424009561
220. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202213326
221. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aax5253
222. https://www.nature.com/articles/s41467-025-61244-9
223. https://www.nature.com/articles/s41699-024-00462-z
224. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/en/d4en00427b
225. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12238270/
226. https://academic.oup.com/nsr/article/12/3/nwae482/7943705
227. https://www.latimes.com/environment/story/2025-03-21/desalination-tech-tested
228. https://mavensnotebook.com/2025/08/16/press-release-oceanwell-and-las-virgenes-municipal-water-district-launch-california-water-farm-1-with-capacity-of-60-million-gallons-per-day-as-six-agencies-join-project/
229. https://newatlas.com/environment/subsea-desalination-pacific/
230. https://www.nature.com/articles/s41545-025-00462-6
231. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916424011329
232. https://link.springer.com/article/10.1007/s13201-023-02083-1
233. https://www.swcc.gov.sa/en/News/NewsDetails/1190
234. https://acwapower.com/en/projects/taweelah-ro-desalination-iwp/
235. https://globalwaterawards.com/2023-desalination-plant-of-the-year/
236. https://medium.com/%40desalter/what-are-the-top-desalination-factories-in-the-market-right-now-a2e8cd3e8a50
237. http://www.ifri.org/en/studies/geopolitics-seawater-desalination
238. https://ide-tech.com/en/blog/desalination-can-and-does-co-exist-in-harmony-with-the-environment/
239. https://www.mdpi.com/2073-4441/10/2/197
240. https://www.nature.com/articles/s41545-022-00215-9
241. https://themedialine.org/by-region/desalination-solves-israels-water-shortage-but-leads-to-magnesium-deficiency-risks/
242. https://www.goodthingsguy.com/environment/desalination-success/
243. https://cwn-rce.ca/2023/04/13/perth-australia-an-innovative-city-in-a-rainfall-constrained-world/
244. https://www.suez.com/en/australia-new-zealand/success-stories/safeguarding-the-future-of-perth-s-drinking-water-thanks-to-seawater-desalinisation
245. https://www.sdcwa.org/carlsbad-desalination-plant-celebrates-100-billion-gallons-served/
246. https://www.businessinsider.com/ocean-water-desalination-san-diego-us-drought-crisis-2023-10
247. https://www.waternewsnetwork.com/desal-eco-friendly-water/
248. https://www.asce.org/publications-and-news/civil-engineering-source/civil-engineering-magazine/article/2021/04/singapores-newest-desalination-facility-treats-seawater-and-freshwater
249. https://www.aquatechtrade.com/news/desalination/dual-mode-desalination-plant-in-singapore
250. https://rskgroup.com/insights/desalination-lessons-from-singapores-success/
251. https://infrastructure.aecom.com/harnessing-water-technology-for-urban-self-sufficiency.html
252. https://www.carlsbaddesal.com/news/california-court-of-appeals-upholds-state-lands-commission-approval.html
253. https://www.waterworld.com/water-reuse/article/55322517/brine-and-misconceptions-separating-fact-from-fiction-the-environmental-reality-of-modern-desalination
254. https://calmatters.org/environment/2022/05/california-desalination-plant-coastal-commission/
255. https://law.justia.com/cases/california/court-of-appeal/2023/h049146.html
256. https://www.foodandwaterwatch.org/2023/04/27/5-reasons-desalination/
257. https://www.texastribune.org/2025/09/03/corpus-christi-desalination-water-plans-canceled/
258. https://www.mei.edu/publications/gulfs-water-crisis-why-cooperation-crucial-and-complicated
259. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212-3717%2823%2900025-2
260. https://www.eesi.org/articles/view/whats-the-deal-with-desalination
261. https://ide-tech.com/en/blog/desalination-or-greywater-reclamation-making-the-right-choice/
262. https://www.surfrider.org/news/water-conservation-a-better-choice-than-desalination
263. https://pacinst.org/national-geographic-scienceblog-the-future-of-desalination-in-california-is-still-in-the-future-california-israel-and-australia/
264. https://theconversation.com/desalinating-seawater-sounds-easy-but-there-are-cheaper-and-more-sustainable-ways-to-meet-peoples-water-needs-184919
265. https://singularityhub.com/2022/09/30/there-are-cheaper-more-sustainable-ways-than-desalination-to-meet-our-water-needs/
266. https://www.researchgate.net/post/In_view_of_the_drinking_water_shortage_should_the_focus_be_on_developing_seawater_desalination_or_improving_water_saving_systems
267. https://calmatters.org/commentary/2022/05/huntington-beach-desalination-plant-is-a-crucial-tool-in-californias-climate-change-arsenal/
268. https://e360.yale.edu/features/as-water-scarcity-increases-desalination-plants-are-on-the-rise
269. https://www.milkenreview.org/articles/is-desalination-the-answer
270. https://medium.com/%40desalter/plant-prices-the-costs-of-constructing-a-desalination-facility-2c31f7fcb690
271. https://www.sustainabilitybynumbers.com/p/how-much-energy-does-desalinisation
272. https://www.linkedin.com/pulse/seawater-desalination-economic-costs-compared-water-wassef-el-abed-esalf
273. https://www.usbr.gov/research/dwpr/
274. https://water.ca.gov/Work-With-Us/Grants-And-Loans/desalination-Grant-Program
275. https://www.gov.ca.gov/2023/04/19/california-invests-in-desalination-projects-to-expand-water-supplies/
276. https://www.energy.gov/eere/iedo/doe-awards-9-million-12-projects-advance-desalination-and-water-reuse-technologies-across
277. https://www.sdcwa.org/19-million-desal-grant/
278. https://medium.com/%40desalter/desalination-plant-cost-factors-and-benefits-of-producing-clean-water-58786ba3bb99
279. https://www.activesustainability.com/water/desalination-renewable-energy