• 業界の専門家たちは、海水淡水化から生じる塩分の高い廃液からミネラルを回収する技術に取り組んでいる。
• 海水を淡水に変える際に生じる副産物である塩水も、エネルギー生産に再利用できるとKAUSTの教授が述べている。

タマラ・アボアルソー

リヤド】サウジアラビアは、急速に発展する海水淡水化市場の世界的リーダーとしての地位を確立し、生産能力を倍増させる一方、海水淡水化プロセスの有害な副産物である塩水を再利用する新技術を開発した。

海水淡水化は、乾燥地帯で海水から飲料水を生産し、水の持続可能性を実現するために有効である一方、高濃度の塩水が残る。この塩水が処理されずに海に戻されると、海洋生態系に潜在的な危険をもたらす。

簡単に言えば、かん水は海水淡水化の過程で使用された化学物質を含む汚染物質を含む高濃度の海水である。

キング・アブドゥラー科学技術大学（KAUST）の海水淡水化・再利用センター（Water Desalination and Reuse Center）の研究教授であるノレディーン・ガフール（Noreddine Ghaffour）氏は、「化学物質はすべて中和されるべきです」と語った。

彼はアラブニュースに対し、「化学物質を海に投棄する理由はない。」と語った。「塩素やアンチスカルファントを含め、それらはすべて海洋生物に悪影響を与えるからだ」。

サウジアラビアの海水淡水化科学者たちは、排出前にかん水に含まれる化学物質を中和し、海に再導入した際に塩を半径2kmまで拡散させる技術を開発した。

海水淡水化に関する研究と専門知識によりサウジアラビアの市民権を与えられたガフールは、研究者と業界の専門家は、このプロセスの将来は、かん水を処理し、液体排出ゼロを達成しながら、ミネラルを回収することにあると考えていると述べた。

ナショナル・ジオグラフィックのウェブサイトによれば、地球の約70パーセントは水に覆われているが、そのうちの2.5パーセントだけが新鮮な水であり、そのうち1パーセントは容易にアクセス可能であるという。

海水淡水化とは、海水から塩イオンを分離し、飲用に適した安全な水にすることである。塩分濃度は水域によって異なり、例えば紅海の塩分濃度は1リットルあたり40グラムであるのに対し、アラビア湾の塩分濃度は1リットルあたり45グラムである。

サウジアラビアで採用されている主な海水淡水化技術は、蒸発と凝縮を利用した熱プロセスである多段フラッシュ蒸留、電気エネルギーを利用して水イオンを分解する多重効用蒸留、半透膜を通して水分子を分離する逆浸透の3つである。

この3つの技術はすべてブラインを生成するが、逆浸透膜プラントは他の2つの方法に比べて生成量が少ない。

ガフールによれば、逆浸透は膜分離と呼ばれる方法を使い、浸透圧に打ち勝つ半透膜で塩イオンをろ過し、水分子だけを通過させる。

ガフールによれば、半透膜は約99パーセントの塩類を効果的に濾過するが、それでも一部は通過し、食塩水を生成するという。

さらに、浸透圧（溶媒が半透膜を通過するのを防ぐために溶液に加える力）は、多くの電気エネルギーを必要とする。

KAUSTの教授は、「電気は最も高価なエネルギーの一つです。逆浸透の主な問題は、圧力をかけて行うことです」と語った。

塩が多ければ多いほど、浸透圧は高くなる。水分子だけを膜に通すためには、浸透圧よりも高い圧力をかける必要がある。

「例えば、紅海の水の浸透圧は30バールである。

彼はまた、「回収率 」とは 「海からどれだけの水を回収するか 」を意味すると説明し、「回収率が50％であれば、塩分が2倍になることを意味する 」と付け加えた。

ガフールは、海水淡水化プラントの適切な場所を選ぶことは非常に重要だと述べた。当局は、海洋生態系を乱さず、人口密集地に影響を与えない、信頼できる取水口のある場所を選ばなければならない。

国連環境計画によると、廃水が適切に処理され拡散されない限り、有毒なかん水の濃密なプルームを形成し、沿岸や海洋の生態系を悪化させる可能性があるという。

塩分濃度と温度の上昇は溶存酸素濃度を低下させ、「デッドゾーン」（海洋生物がほとんど生存できない地域）の形成につながる可能性がある。

ガフールによれば、かん水は環境には悪いが、地球環境に大きな害を及ぼしてはいないという。過去30年から40年間、サウジアラビアと湾岸地域は海水淡水化プロセスによる悪影響はほとんど経験していないという。

鉱物回収の課題は、リチウム、ルビジウム、ウランなどの高価値鉱物が、かん水に非常に低い濃度で含まれているという事実にある。

このプロセスを効率的かつ経済的に実行可能にするには、さらなる技術の進歩が必要である。

現在のところ、「この膨大な量を処理する技術はない」とガフールは言う。「毎日100万トンという膨大な量の水を回収しているのだ。

小規模な鉱物回収のために、いくつかの技術が開発されている。そのひとつは、炭酸カルシウムから始まりリチウムに至るまで、さまざまな塩を段階的に沈殿させる化学処理を行う方法である。

もうひとつの鉱物回収法は、リチウムなど特定の鉱物を捕獲するように設計されたイオン交換膜や吸収剤を使用するものだ。

現在最も研究が進んでいるのは、水酸化マグネシウムの分野で、特にセメントやコンクリート産業への応用が期待されている。

サウジアラビアはすでにナノろ過技術を使ってマグネシウムを豊富に含む水からマグネシウムを生産しており、次のステップはセメント生産用の水酸化マグネシウムの抽出である。

キロあたり約3000ドルもするルビジウムや、ウラン、リチウムのような高価で重要な鉱物は、大きな関心を集めているが、濃度が低いため抽出にコストがかかり、その過程でかなり多くのエネルギーを必要とする。

商業的な観点から、企業はかん水からではなく、石油・ガス生産の副産物である随伴水からリチウムを購入することを好む。

食塩水は、海水淡水化プロセスの効率を高めるために再利用することもできる。浸透圧が高いため、かん水はエネルギー生産に利用できる。

ガフールによれば、いくつかの企業が逆電気透析を利用してエネルギーを生成し、それを逆浸透プロセスの電力として利用しているという。

さらに、循環型炭素経済を実現するために、逆電気透析をミネラル回収のためのブライン希釈と組み合わせることで、効率的なクローズド・ループ・システムでブラインの一部を再利用することができる。

「これは私が海水工場と呼んでいるものです」とガフールは言う。「海水を利用し、海水を汚染することなく、海水からあらゆるものを生産する。

「多くの専門家は、将来、海水からさらに多くの価値ある製品が生まれるため、最も必要とされる海水淡水化自体が副産物になると言っている。そうなれば、この淡水化された水は副産物のひとつに過ぎなくなる」。

しかし、このビジョンを現実にするには時間がかかると考えている。

「私たちは2つのことを区別しなければならない。ひとつは科学で、もうひとつは技術のスケールアップです」。

2024年9月、KAUSTの新興企業であるLihytechは、アラムコとの提携を発表し、直接リチウム抽出技術とKAUSTで開発された膜を用いて、油田かん水からリチウムを回収する戦略的共同研究を行うことを発表した。

ガフールはまた、シンガポールの企業MediSun Energyと協力し、海水淡水化をエネルギーや鉱物生産と統合し、これらのプロセスを全体として最適化することを目指している。パイロット施設はすでに中国に設置されており、サウジアラビアにも設置される予定だ。

「世界中がこれ（ミネラル回収と海水淡水化の最適化）に取り組んでいる。私の考えでは、この分野で多くの発展が見られるだろう」と語った。