האם אמנם התפלת מים היא הפתרון העיקרי לבעיות המים של ישראל? תהליכים ושיטות, יתרונות וחסרונות
עידן ישראל פייביש | גלילאו
פני הכנרת נמצאים היום בגובה של כ-5.3 מ' מתחת לקו האדום העליון, ו-76 ס”מ מעל הקו השחור. על פי חוק, מקו זה והלאה תופסק שאיבת המים מהכינרת
בעידן שבו הביקוש למים שפירים עולה על עתודות הטבע הקיימות, נחיצותה של התפלת מים אינה מוטלת בספק. ואולם, בד בבד עם התועלת הרבה עלולה ההתפלה לפגוע בסביבה. שימוש מושכל בידע שנצבר במשך השנים, התוויית דרכי פעולה מתאימות ומחשבה לטווח ארוך עשויים לצמצם ואף למנוע פגיעה בסביבה.
התפלת מים מהי?
התפלה היא תהליך שבו מופחת ריכוז המלחים המומסים בתמיסה, ובשל כך נוצרת תמיסה הראויה לחקלאות, לשתייה ולשימושים ביתיים ותעשייתיים. מגוון מקורות משמשים להתפלת מים, והנה כמה מהם: מי ים, מים מליחים, מֵי נהרות, מי ביוב וקולחים.
קיימות היום שתי שיטות עיקריות להתפלת מים: האחת מבוססת על תהליכי אידוי (נידוף), והשנייה מבוססת על תהליכי ממברנות וקרויה אוסמוזה הפוכה (Reverse Osmosis, ובקיצור R.O). בשיטת האידוי, הוותיקה מהשתיים, מוזרמים המים בין כמה תאים שבהם הטמפרטורה והלחץ יורדים והולכים. בתהליך זה כמחצית ממי הגלם מתאדים בהדרגתיות, ואילו המחצית השנייה מכילה +מלחים וחוזרת לים כתמלחת. המים שהתאדו עוברים עיבוי, וכך מתקבלים מים מותפלים.
שיטת האוסמוזה ההפוכה חדישה יותר. מדובר בתהליך טבעי, שבו עובר ממס (לרוב מים) דרך ממברנה בררנית מתמיסה שבה ריכוז המומסים נמוך, אל תמיסה בעלת ריכוז מומסים גבוה. בשיטת האוסמוזה ההפוכה מפעילים לחץ חיצוני על תמיסה בעלת ריכוז מומסים גבוה (למשל, מי ים) ובגלל הלחץ עוברות מולקולות מים ממי הים מבעד לממברנה בררנית, שאינה מאפשרת מעבר של מלחים, והופכים למים מותפלים. המים שלא עברו את הממברנה מכילים מלחים ומוחזרים לים כתמלחת.
תהליכי האידוי מתאימים למדינות שבהן מחיר החשמל נמוך מאוד, מאחר ששיטה זו צורכת אנרגיה רבה. לעומתה, השימוש בממברנות חסכוני באנרגיה ובעלויות, ולפיכך הפכה שיטת האוסמוזה ההפוכה למקובלת יותר בעולם וגם בישראל.
יתרונות ההתפלה
המחסור במים שפירים בישראל נובע מכמה גורמים: מיקומה הגיאוגרפי של ישראל, גידול באוכלוסיה ועלייה ברמת החיים המעלה את הביקוש למים מתוקים. יש הגבלה על הפקת מים ממקורות המים הקיימים של מדינת ישראל כדי לא לפגוע במאגרים אלה.
פני הכנרת, נכון לכתיבת שורות אלה, נמצאים בגובה של 214.1 מטרים מתחת לגובה פני הים – כ-5.3 מטרים מתחת לקו האדום העליון, ו-76 סנטימטר בלבד מעל הקו השחור, שממנו והלאה תופסק שאיבת המים מהכינרת על פי חוק! לדברי אנשי רשות המים מדובר במשבר מים חמור.
אם לא יינקטו פעולות קיצוניות להגדלת היצע המים ולהקטנת הביקוש, אזי אנו עתידים לעמוד לפני שוקת שבורה כבר בעתיד הקרוב, דבר שייאלץ את מקבלי ההחלטות לקצץ קיצוץ חריף בהקצאות מים לחקלאות ואף ליזום ייבוש גינות. הגדלת תפוקת ההתפלה בישראל תסייע מעט למילוי המחסור במים.
טכנולוגיות התפלה מתקדמות שהולכות ונפוצות ברחבי העולם מאפשרת אספקת מים במחירים מוזלים. העלות הנמוכה מושגת, בין היתר, על-ידי התחייבות מצד המדינה לקנות את המים המותפלים של יזם פרטי למשך תקופה של כ-25 שנה.
השלכות ההתפלה על הסביבה
בצד התועלת הרבה של ההתפלה היא עשויה להיות איום לסביבה. המפגעים הסביבתיים שעלולים להיגרם בעטיה ניכרים בחמישה תחומים: שימושי קרקע, סביבה מימית, מפגעי רעש, שימוש מוגבר באנרגיה ופגיעה במי התהום.
פגיעה בשימושי קרקע תיתכן בגלל ייעוד חופי ים לצורך הקמת מתקני התפלה ותחנות שאיבת מי ים. ייעוד מתחמי חוף לתעשייה פוגע באוצר טבע זה, בחי ובצומח שבו, וביכולתו לשמש מוקד נופש לתושבים ולתיירים. אחד הפתרונות להתמודדות עם הפקעת אזורי חוף לצורכי תעשייה הוא הרחקת מתקני ההתפלה מאזור הים אל אזורים פנימיים יותר.
פגיעה בסביבה הימית. הזרמת מי רכז אל הים עשויה להעלות את עכירות המים באזור הסמוך לצינור המוצא וליצור פלומת מים כהה במי הים, העלולה להקטין את חדירות מי הים לאור השמש ולשבש על-ידי כך את תהליך הפוטוסינתזה שמבצעות אצות פלנקטון. בתהליכי ההתפלה ושטיפת המסננים מוחזרים לים מים שהרכבם שונה מהרכב מי הים הטבעיים. כל אלה מזיקים לסביבה הביולוגית הימית.
מפגעי רעש הם מנת חלקם של מתקני התפלה הפועלים בשיטת האוסמוזה ההפוכה. תכנון חכם של מתקני התפלה יחייב הקמת המתקנים במרחק מה ממוקדי אוכלוסין. ואולם אפשר להקים המתקנים בסמוך למוקדי אוכלוסייה כל עוד יינקטו פעולות מקדימות כמו תכנון אקוסטי.
שימוש מוגבר באנרגיה גורם לפגיעות סביבתיות בעקיפין מפאת צריכת האנרגיה הדרושה לתפעול מתקן ההפלה. אנרגיה זו באה לידי ביטוי בצריכה מרובה של חשמל, שרפת דלקים והגברת ההתחממות הגלובלית בשל פליטת גזי חממה כדוגמת פחמן דו-חמצני.
פגיעה במי התהום אפשרית עקב דליפה מהצנרת וחלחול מי ים מלוחים אל מי התהום באקוויפר החוף.
ראוי לציין כי נכון להיום לא ידועה פגיעה ממשית בסביבה עקב הקמת מתקני ההתפלה הגדולים בישראל, אולם טרם נערכו מחקרים מקיפים ומעמיקים לבחינת הנושא.
עתיד ההתפלה בארץ
הקמתו של מתקן התפלה גדול בחדרה, שהחלה ביולי 2007, הושלמה לאחרונה. המתקן, שפועל בשיטת האוסמוזה ההפוכה, יספק כ-100 מלמק”ש שיהיו כ-7% מכלל צריכת המים של ישראל. על פי החלטת ממשלה, יעמוד היקף ההתפלה בישראל ב-2013 על 600 מלמק”ש. בשנה זו צפויים להתחיל לפעול עוד שני מתקני התפלה גדולים בשיטת האוסמוזה ההפוכה: האחד באשדוד והשני בשורק. המתקן באשדוד יתפיל כ-100 מלמק”ש, והמתקן בשורק כ-150 מלמק”ש שיוזרמו למערכת המים הארצית.
המתקן בשורק יהיה המתקן הגדול בעולם שפועל בטכנולוגיית האוסמוזה ההפוכה. אל שני מתקנים חדשים אלה צפוי להצטרף עד ל-2015 מתקן בינוני שיוקם בגליל המערבי והיקף ההתפלה שלו כ-50 מלמק”ש.
כיום עובדים ברשות המים על תוכנית אב שמתעתדת להגדיל את היקף המים המותפלים עד 2050 לשני מיליארד קוב לשנה. הנחת העבודה היא שהביקוש למים ימשיך לעלות, טכנולוגית ההתפלה תישאר כמות שהיא, ולא ייחתמו הסכמי שלום או הסדרים עם מדינות שכנות – מה שעשוי לשנות את תמונת המצב.
* המחבר מודה למר אברהם טנא, מנהל אגף ההתפלה ברשות הממשלתית למים ולביוב, לד”ר רחלי עינב, מנכ”לית חברת Blue-ecosystems, ולמר רני עמיר, ראש אגף ים וחופים במשרד להגנת הסביבה, על עזרתם בהכנת המאמר.
11 תגובות
האם אפשר לייצר מים ע”י עירבוב מימן עם חמצן?
ערן M, יש הבדל בין ארוחה במסעדה שזה מותרות, לבין מים שהם משהו בסיסי…
לערן M אתה צודק וטועה בו זמנית. המחיר כן כולל את עלות ההקמה והתחזוקה של המפעל. מדובר במחיר כולל פר מ"ק. אבל מצד השני המחיר הוא עד היציאה מהמפעל ולא כולל את ההולכה של המים ברחבי הארץ ותחזוקת מערכת המשאבות המסננים והאינסטלציה הארצית והעירונית . (על הביוב אני לא מדבר כי עליו משלמים תוספת יחסית) האם מחיר של 5 שקל למ"ק לצרכן הקצה ביחס למחיר העלות במפעל של 0.5$ מוצדק? זה אני כבר לא יודע אבל כפי שמערכות גדולות ולא תחרויות עובדות, כנראה שזה לא מחיר מינימלי לצרכן… מצד שני לא בטוח שאני מעוניין בתחרות במשק המים
אני מבסוט על המחיר רק שלא יעלו אותו ויטילו עליו קנסות…
כאשר מחיר התפלת 1 מ"ק מים הוא כ – 2 ש"ח, והמחיר לצרכן הוא 5 – 8 ש"ח, ברור שהבעיה היא לא משבר המים בישראל, אלא רמת השחיתות.
אני מבין שזהו אתר מדעי ולא פוליטי, אבל אתם בהחלט יכולים לבדוק את ההנחה שלי בכלים מדוייקים.
לאורי ש- סתם מחשבה, כשאתה אוכל במסעדה ואתה משלם יותר ממחיר המצרכים הבסיסים אתה מתרעם?
התשובה היא שגם כאן יש הוצאות נלוות, כמו תחזוקת המתקנים וכמובן בנייתם. לאינטל עולה לייצר צ’יפ דולרים בודדים, לעומת זאת להקים את המפעל עולה בסביבות 5-6 מיליארד דולר. המחיר לקוב מים לא כולל כמובן את מחיר המפעל וכו’.
🙂
מיכאל רוטשילד – הרעיון שהעלית מומש כבר בסידרת הטלוויזיה "בוב ספוג" שם סנדי, שהיא יצורת יבשה, מתארחת אצל יצורי הים, אך היא שוכנת ומבצעת מחקרים במרחב תחום בכיפה אטומה. אומנם אין שם הסבר על תהליך התפלת המים לתצרוכת בתוך הכיפה, אך הדברים בכיפה זו פחות הזויים מהתהליכים המתרחשים בסביבה הימית שמחוץ לכיפה.
מקבל שהגזמתי לגבי קיזוז מלא של עלות חשמל . הנקודה היא , שמאד הופתעתי מהמחירים של התפלת קוב מיים (סביב 2.5 ש"ח ומטה לקוב ) , שזו העלות הישירה .העלות העקיפה עוד נמוכה יותר כאמור בגין החיסכון בהעלאת מי הכנרת לפני הים . 2.2-2.5 ש"ח לקוב זה מאד זול, וזה צריך להיות פחות היותר מחיר עלות המיים לכל הצרכנים במדינת ישראל(עירוניים וחקלאים ) . הרגע הצצתי בחשבון המיים שקיבלתי החודש וראיתי שאני משלם החל מ4ש"ח לקוב עבור מכסה ראשונה ואחר"כ מעל 5 ש"ח לקוב . ללא ספק תשלום כמעט וכפול מהחיר שצריך להקבע . רווח נאה למגזר הציבורי על חשבון ציבור הצרכנים .
אורי וטל:
לא ממש (או ממש לא – איך שבא לכם).
הלחץ שיש להפעיל על המים כדי להעבירם תהליך אוסמוזה הפוכה דומה ללחץ המים בעומק כ 800 מטר.
במילים אחרות – מעבר לכל עלות הטכנולוגיה והרכיבים המתכלים – מדובר כאן בהשקעת אנרגיה השקולה להעלאת המים מנקודה נמוכה יותר מכפליים.
בזמנו בדקתי את הנושא כשעליתי על הרעיון לבצע את ההתפלה בעומק הים וליהנות מן הלחץ ההידרוסטטי כדי לבצע את ההתפלה ללא השקעת אנרגיה ליצירת הלחץ (בדיעבד הסתבר לי שחשבו על הרעיון לפניי ואף יישמו אותו ויש מתקני התפלה שעובדים כך).
ידעתי שכל העניין הוא החלפה של סוג עבודה אחד באחר שהרי יש להשקיע בדיוק את האנרגיה שמרוויחים כדי להעלות את המים חזרה לגובה פני הים אבל חשבתי שעדיין מדובר בדבר שעשוי להיות קל יוותר לביצוע.
במהלך הבדיקה שאלתי את ידידי במקורות (צביקה גלייכמן האחראי על המחשוב) אם יש בארות בעומק של יותר מ 800 מטר כי ידעתי שבזה בעצם מדובר – זו באר (שאמנם חפורה בים ולא באדמה, אבל זה עומקה) והוא אמר לי שיש. הבנתי מכך שהנושא בר ביצוע ובר תחרות עם המים היקרים ביותר שאנחנו שואבים מבארות עמוקות אבל עדיין לא מדובר כאן במשהו שהוא זול כמו מי הכינרת (במידה ואלה היו מצויים בשפע).
אגב, מה שנשאר מאותו רעיון היא ההבנה שאילו היינו גרים במעמקי הים היינו יכולים לקבל מים מותפלים ללא השקעת אנרגיה כלל!
אני קצת משתעשע פה ושם עם הרעיון של הקמת ערים (או לפחות מתקנים חקלאיים לגידולים עתירי צריכת מים) בעומק כזה.
כמובן שיש הרבה בעיות לפתור כמו מבנים שיעמדו בלחץ והובלה יעילה של אור ואויר אבל זה לא נראה לי מופרך לחלוטין.
אורי צודק, צריכת האנרגיה נשארת אותו דבר ואם מתקן ההתפלה קרוב לחוף והצנרת לא עוברת מעל אקוויפר החוף אין סכנה לפגיעה במי התהום.
העברת מי הכינרת למוביל הארצי צורכת כמות אנרגיה עצומה . לכן עלות האנרגיה לצורך התפלת מי ים מתקזזת מול עלות העלאת מי הכנרת אל גובה פני הים .