Rosnące zapotrzebowanie na wodę w przemyśle, energetyce oraz szybko urbanizujących się aglomeracjach sprawia, że odsalanie wody morskiej i słonawej stało się jednym z kluczowych filarów globalnego bezpieczeństwa wodnego. Największe zakłady odsalania to dziś zaawansowane technologicznie instalacje, które nie tylko zapewniają wodę pitną dla milionów ludzi, ale także stabilizują pracę rafinerii, kompleksów petrochemicznych, hut, elektrowni oraz zakładów chemicznych. Rozwój tych obiektów wynika zarówno z presji demograficznej, jak i z konieczności zabezpieczenia ciągłości produkcji w regionach, gdzie tradycyjne zasoby wodne są niewystarczające lub coraz bardziej narażone na zmiany klimatyczne.

Globalny rynek odsalania i jego znaczenie dla przemysłu

Według szacunków branżowych (m.in. danych International Desalination Association i specjalistycznych raportów rynkowych dostępnych do 2023 r.) łączna światowa zainstalowana zdolność odsalania przekroczyła poziom 100 mln m³/dobę. Oznacza to, że każdego dnia zakłady odsalania dostarczają objętość wody porównywalną z dziennym zużyciem kilkudziesięciu dużych megamiast. Około połowa tej mocy skoncentrowana jest na Bliskim Wschodzie i w Afryce Północnej, gdzie kraje takie jak Arabia Saudyjska, Zjednoczone Emiraty Arabskie, Kuwejt czy Katar praktycznie uzależniły swoje bezpieczeństwo wodne od technologii odsalania.

Dla przemysłu szczególnie istotne jest, że rosnący udział wody odsolonej w miksie zaopatrzenia w wodę pozwala ograniczyć presję na wody gruntowe i powierzchniowe, które dotychczas były głównym źródłem dla zakładów produkcyjnych. W regionach nadmorskich coraz częściej obserwuje się sytuację, w której woda z odsalania stanowi nie tylko podstawę zaopatrzenia komunalnego, ale jest również dostarczana do kluczowych sektorów przemysłowych:

• energetyki konwencjonalnej i jądrowej, wymagającej ogromnych ilości wody chłodzącej,
• kompleksów petrochemicznych i rafinerii, gdzie woda jest potrzebna do procesów technologicznych i pary procesowej,
• przemysłu metalurgicznego oraz produkcji aluminium, szczególnie w krajach zatokowych,
• przemysłu spożywczego i napojowego, który potrzebuje wody wysokiej jakości, o stabilnych parametrach.

Wzrost znaczenia odsalania w tych sektorach napędza inwestycje w coraz większe zakłady, zdolne produkować setki tysięcy metrów sześciennych na dobę. Dla porównania: pojedyncza nowoczesna instalacja o wydajności 600 000 m³/dobę jest w stanie pokryć dzienne zapotrzebowanie wodne dużej aglomeracji liczącej ponad 2 mln mieszkańców, a jednocześnie zasilić w wodę kilka dużych zakładów przemysłowych.

Istnieje również wyraźne przesunięcie technologiczne. Choć historycznie dominowały termiczne metody odsalania (MSF – Multi Stage Flash, MED – Multi Effect Distillation), zwłaszcza w krajach bogatych w tanią energię z paliw kopalnych, dziś globalnym standardem stała się technologia membranowa RO (reverse osmosis, odwrócona osmoza). Według danych branżowych ponad 60–70% nowo instalowanych mocy na świecie wykorzystuje RO, ponieważ zapewnia ona niższe zużycie energii, mniejszy ślad węglowy oraz lepsze możliwości integracji z odnawialnymi źródłami energii.

Z punktu widzenia przemysłu jednym z najważniejszych trendów ostatnich lat jest rozwój hybrydowych systemów, w których odsalanie współdziała z:

• kogenracją (produkcja ciepła i energii elektrycznej w jednym procesie),
• instalacjami odzysku energii z koncentratu solnego,
• systemami uzdatniania ścieków i recyklingu wody procesowej (tzw. water reuse).

Takie podejście umożliwia budowę zintegrowanych „parków wodno-energetycznych”, w których odsalanie jest jednym z kluczowych elementów gospodarki zasobami. To szczególnie istotne dla sektorów wysokiego zużycia wody, takich jak przemysł chemiczny, wydobywczy czy papierniczy, gdzie tradycyjne metody zaopatrzenia wodnego stają się ekonomicznie i środowiskowo niekorzystne.

Największe zakłady odsalania na świecie – skala, technologie, lokalizacja

Największe zakłady odsalania, oddawane do użytku w ostatnich latach, osiągają moce przekraczające 600 000–900 000 m³/dobę, przy czym coraz częściej planowane są kompleksy multi-modułowe o łącznej wydajności przekraczającej 1 mln m³/dobę. Bezkonkurencyjnym liderem pod względem skali pozostają kraje Zatoki Perskiej, jednak dynamicznie rosnące inwestycje obserwuje się również w Izraelu, Australii, Hiszpanii, Chinach, Indiach oraz w Stanach Zjednoczonych.

Arabia Saudyjska – gigantyczne huby wodno-energetyczne

Arabia Saudyjska jest największym pojedynczym producentem wody odsolonej na świecie. Jej strategia zakłada stopniowe przechodzenie od klasycznych, wysokoenergochłonnych instalacji termicznych do nowoczesnych zakładów RO, często integrowanych z dużymi blokami energetycznymi. Kluczowe przykłady to:

• Ras Al-Khair – jeden z największych na świecie zintegrowanych kompleksów energetyczno-odsalających, położony nad Zatoką Perską. Instalacja łączy technologię MSF oraz RO i według dostępnych danych może produkować ponad 1 mln m³/dobę wody (wliczając wszystkie ciągi technologiczne), przy jednoczesnej generacji kilku gigawatów energii elektrycznej. Woda z Ras Al-Khair służy do zaopatrzenia Rijadu oraz do potrzeb przemysłowych, m.in. w sektorze górniczym i metalurgicznym.
• Shuaiba i Shoaiba (różnie transliterowane) – duże kompleksy odsalania na zachodnim wybrzeżu kraju, wykorzystujące zarówno MSF, jak i RO. Ich skonsolidowana produkcja liczona jest w setkach tysięcy m³/dobę i zabezpiecza potrzeby m.in. aglomeracji Dżuddy oraz zakładów przemysłowych na wybrzeżu Morza Czerwonego.
• Yanbu – instalacje odsalania zlokalizowane w pobliżu jednego z największych parków przemysłowych w Arabii Saudyjskiej, obsługujących rafinerie, petrochemię oraz zakłady metalurgiczne. Woda z odsalania jest tam tak samo strategiczna jak energia elektryczna czy gaz.

Saudyjskie zakłady są dobrym przykładem, jak szeroka skala inwestycji w odsalanie wpływa na cały system gospodarczy. Umożliwiają one rozwój przemysłu w regionach pustynnych, gdzie naturalne zasoby wodne praktycznie nie istnieją, oraz wspierają duże projekty urbanistyczne i przemysłowe, jak NEOM czy rozbudowa stref specjalnych nad Morzem Czerwonym.

Zjednoczone Emiraty Arabskie i Katar – odsalanie jako fundament gospodarki

Zjednoczone Emiraty Arabskie (ZEA) należą do państw, w których ponad 90% wody pitnej i przemysłowej pochodzi z odsalania. Największe obiekty zlokalizowane są w emiratach Abu Zabi i Dubaj. Od lat 80. dominowały instalacje termiczne zintegrowane z elektrowniami, lecz obecnie powstają coraz większe jednostki RO.

Przykłady dużych projektów w ZEA i regionie:

• Zakłady w Jebel Ali (Dubaj) – wielkoskalowe jednostki MSF i RO, które razem tworzą jeden z największych kompleksów odsalania na świecie. Zapewniają wodę dla metropolii Dubaj oraz licznych stref wolnocłowych i parków przemysłowych.
• Instalacje w Abu Zabi (np. Taweelah) – rozbudowywane stopniowo zakłady RO, osiągające setki tysięcy m³/dobę. Nowe moduły projektowane są tak, aby można je było w przyszłości zasilać częściowo energią odnawialną, co ma ograniczyć koszty operacyjne i emisje CO₂.
• Katar – zakłady Ras Laffan i Ras Abu Fontas, zlokalizowane w pobliżu gigantycznych kompleksów LNG i petrochemicznych. Woda odsolona jest tam integralną częścią łańcucha wartości przemysłu gazowego, zapewniając chłodzenie, wodę procesową oraz wodę dla pracowników zakładów.

W tej części świata odsalanie stanowi rodzaj „ukrytej infrastruktury przemysłowej” – bez niej nie byłoby możliwe funkcjonowanie rozległych stref przemysłowych, w tym zakładów eksportujących paliwa i produkty petrochemiczne na cały świat.

Izrael i region Morza Śródziemnego – wysoka wydajność przy ograniczonych zasobach

Izrael jest często wskazywany jako modelowy przykład wykorzystania odsalania w skali państwowej, przy jednoczesnej integracji z zaawansowanymi systemami gospodarowania wodą (recykling ścieków, zaawansowane rolnictwo nawadniane). W ostatnich latach 5–6 dużych zakładów odsalania zlokalizowanych wzdłuż wybrzeża Morza Śródziemnego pokrywa znaczną część zapotrzebowania krajo­wego na wodę pitną i przemysłową.

Największe projekty izraelskie to m.in.:

• Sorek – przez długi czas jedna z największych na świecie instalacji RO z pojedynczej linii technologicznej, o mocy ok. 624 000 m³/dobę. Zaprojektowana na wysoką efektywność energetyczną, z wykorzystaniem dużych modułów membranowych i zaawansowanych systemów odzysku energii. Część wody trafia bezpośrednio do sieci miejskiej, a część wykorzystywana jest jako woda procesowa i technologiczna w przemyśle.
• Ashkelon i Hadera – duże zakłady RO, o mocach rzędu kilkuset tysięcy m³/dobę każdy, które znacząco odciążyły tradycyjne ujęcia z Jeziora Genezaret i wód gruntowych, umożliwiając ich lepszą ochronę przy jednoczesnym rozwoju przemysłu.

W regionie śródziemnomorskim również Hiszpania, szczególnie w południowych i wschodnich prowincjach, rozwinęła gęstą sieć instalacji odsalania. Choć rzadko osiągają one skale porównywalne z gigantami z Zatoki, ich znaczenie dla lokalnego przemysłu, rolnictwa intensywnego i turystyki jest nie do przecenienia.

Australia, Chiny, Indie i Stany Zjednoczone – nowe ogniska rozwoju odsalania

Australia zbudowała szereg dużych instalacji odsalania, w tym zakłady w Perth, Melbourne, Sydney i Adelajdzie. Są to głównie instalacje RO o mocach od 150 000 do ponad 400 000 m³/dobę, pełniące rolę „poduszki bezpieczeństwa” w okresach suszy. Dla przemysłu, szczególnie górniczego i energetycznego, stanowią one stabilne źródło wody w regionach o wysokiej zmienności opadów.

Chiny i Indie, ze względu na ogromne zaludnienie i szybki wzrost przemysłu, inwestują w duże zakłady odsalania przede wszystkim w regionach przybrzeżnych, zmagających się z niedoborem wody słodkiej. W Chinach zakłady w prowincjach takich jak Zhejiang czy Shandong zasilają zarówno aglomeracje miejskie, jak i przemysł ciężki czy petrochemiczny. W Indiach duże projekty powstają m.in. w stanie Tamil Nadu i Gudżarat, wspierając rozwój stref przemysłowych i energetyki.

W Stanach Zjednoczonych najbardziej znanym przykładem dużego zakładu odsalania jest instalacja Carlsbad w Kalifornii, o wydajności ok. 190 000 m³/dobę. Choć nie dorównuje ona gigantom z Zatoki, stanowi istotny element infrastruktury wodnej południowej Kalifornii, wspierając zarówno zaopatrzenie komunalne, jak i potrzeby przemysłu w regionie dotkniętym chroniczną suszą.

Technologie i wyzwania operacyjne w największych zakładach odsalania

Największe zakłady odsalania działają na pograniczu inżynierii procesowej, energetyki i nowoczesnych systemów sterowania. Kombinacja wysokich przepływów, dużych różnic ciśnień i agresywnego chemicznie środowiska (solanka, biofouling, korozja) wymaga zaawansowanego podejścia do projektowania, eksploatacji i utrzymania ruchu. Kluczowe technologie i elementy inżynierskie obejmują:

• zaawansowane technologie wstępnej filtracji (mikro- i ultrafiltracja, flotacja, koagulacja),
• membrany RO o wysokiej odporności na zanieczyszczenia i ciśnienia,
• systemy odzysku energii (turbochargery, urządzenia isobaryczne),
• zabezpieczenia antykorozyjne i materiały specjalne,
• rozbudowane systemy automatyki i monitorowania parametrów wody.

Odwrócona osmoza (RO) jako dominująca technologia

Proces RO polega na przepuszczaniu wody morskiej przez półprzepuszczalne membrany pod wysokim ciśnieniem, które pozwala „odwrócić” naturalny kierunek osmozy. Dzięki rozwojowi materiałów membranowych oraz urządzeń do odzysku energii, koszt energetyczny produkcji 1 m³ wody spadł w ostatnich dekadach z poziomów powyżej 6–8 kWh/m³ do ok. 2,5–4,0 kWh/m³ dla nowoczesnych instalacji wielkoskalowych. W niektórych jednostkach pilotażowych i hybrydowych osiąga się jeszcze niższe wartości.

Dla przemysłu szczególnie istotne są:

• możliwość precyzyjnego dostosowania składu i jakości wody (twardość, zasolenie, zawartość mikroelementów) do wymagań procesów technologicznych,
• relatywnie szybka budowa i możliwość modułowej rozbudowy, co ułatwia dostosowanie do rosnącego zapotrzebowania,
• niższe jednostkowe koszty produkcji wody przy dużej skali, zwłaszcza w regionach o wysokich cenach energii.

Największe zakłady RO na świecie mają strukturę modułową – składają się z kilkunastu lub kilkudziesięciu linii membranowych, z których każda stanowi powtarzalny blok procesowy. Pozwala to na:

• elastyczne sterowanie produkcją (możliwość czasowego wyłączania części linii),
• łatwiejszą konserwację i czyszczenie membran (CIP – Cleaning in Place),
• standaryzację części zamiennych i uproszczenie obsługi technicznej.

Metody termiczne i ich rola w hubach energetycznych

Choć w skali globalnej udział procesów termicznych maleje, wciąż mają one duże znaczenie w krajach bogatych w paliwa kopalne, gdzie do dyspozycji pozostają znaczne ilości ciepła odpadowego. Procesy MSF i MED wykorzystują wielokrotne parowanie i skraplanie wody, a ich integracja z elektrowniami cieplnymi umożliwia efektywne wykorzystanie pary o niższych parametrach.

Z perspektywy przemysłu zaletą metod termicznych jest:

• wysoka niezawodność i długotrwałość instalacji,
• odporność na niektóre rodzaje zanieczyszczeń w wodzie zasilającej,
• możliwość sprzężenia z procesami wymagającymi pary technologicznej.

Niemniej jednak wysokie zużycie energii i większy ślad węglowy sprawiają, że nowe wielkoskalowe projekty coraz częściej wybierają hybrydę, w której termiczne bloki odsalania są stopniowo uzupełniane lub zastępowane przez RO.

Jakość wody, specyfikacje przemysłowe i dopasowanie do procesów

Dla sektora przemysłowego jednym z najważniejszych aspektów jest to, że odsalanie pozwala na uzyskanie wody o parametrach znacznie przekraczających standardy wody pitnej. Dzięki precyzyjnej kontroli procesów uzdatniania możliwe jest uzyskanie ultraczystej wody procesowej, niezbędnej m.in. w:

• przemyśle elektronicznym i półprzewodnikowym,
• produkcji farmaceutyków,
• energetyce (woda do kotłów wysokociśnieniowych i obiegów parowych),
• specjalistycznych gałęziach chemii precyzyjnej.

Coraz więcej zakładów odsalania projektuje się tak, aby wytwarzały one kilka strumieni wody o różnych parametrach jakościowych – od wody pitnej po wodę technologiczną i ultraczystą. Dzięki temu można zminimalizować koszty uzdatniania wtórnego po stronie przemysłu, a jednocześnie zoptymalizować zużycie energii w całym łańcuchu dostaw wody.

Wyzwania środowiskowe i regulacyjne

Mimo licznych korzyści, odsalanie budzi również kontrowersje, szczególnie w obszarze oddziaływania na środowisko morskie i emisji gazów cieplarnianych. Największe zakłady są zobowiązane do stosowania zaawansowanych rozwiązań w zakresie:

• rozcieńczania i rozpraszania koncentratu solnego (brine) w środowisku morskim,
• minimalizacji zużycia chemikaliów (antyskalanty, biocydy, koagulanty),
• redukcji hałasu i wpływu na lokalne ekosystemy przybrzeżne,
• ograniczenia śladu węglowego poprzez integrację z OZE i systemami odzysku energii.

Dla przemysłu oznacza to konieczność przygotowania się na coraz ostrzejsze regulacje środowiskowe oraz rosnące wymagania dotyczące raportowania wpływu na zasoby wodne i przyrodę. W wielu projektach już na etapie planowania zakłada się wykorzystanie fotowoltaiki, energii wiatrowej lub nawet energii fal morskich do zasilania części procesów odsalania, celem obniżenia wskaźników emisji CO₂ przypadających na każdy metr sześcienny wyprodukowanej wody.

Integracja odsalania z przemysłem – modele biznesowe i kierunki rozwoju

Największe zakłady odsalania coraz rzadziej funkcjonują jako odizolowane instalacje komunalne. W praktyce stają się elementem złożonych systemów zaopatrzenia w wodę, w których kluczową rolę odgrywają:

• długoterminowe kontrakty na dostawę wody (tzw. Water Purchase Agreements – WPA),
• partnerstwa publiczno-prywatne (PPP),
• zintegrowane inwestycje infrastrukturalne (energia + woda + przemysł).

Przemysł jako współinwestor i odbiorca strategiczny

W wielu krajach przemysł ciężki, petrochemia czy sektor wydobywczy są współinwestorami nowych zakładów odsalania. Daje im to gwarancję stabilnych dostaw wody w horyzoncie kilkunastu–kilkudziesięciu lat, co jest kluczowe dla oceny opłacalności dużych projektów kapitałochłonnych.

Typowe modele obejmują:

• budowę dedykowanych zakładów przyportowych, zaopatrujących konkretne rafinerie czy kompleksy petrochemiczne,
• wspólne projekty gmin i konsorcjów przemysłowych, w których woda odsolona dzielona jest między sektor komunalny a przemysł,
• kontrakty typu „take-or-pay”, zobowiązujące odbiorców do odbioru określonej minimalnej ilości wody, co stabilizuje przychody inwestorów.

Dla zakładów przemysłowych oznacza to większą przewidywalność kosztów wody i mniejsze ryzyko przestojów produkcyjnych spowodowanych suszą lub ograniczeniami poboru z rzek i jezior.

Synergia z recyklingiem wody i gospodarką obiegu zamkniętego

Kolejnym ważnym kierunkiem rozwoju jest łączenie odsalania z zaawansowanym recyklingiem ścieków przemysłowych i komunalnych. Z punktu widzenia dużych zakładów produkcyjnych najkorzystniejsze ekonomicznie rozwiązanie często polega na:

• zastosowaniu odsalania jako źródła „wody bazowej” o wysokiej czystości,
• ponownym wykorzystywaniu ścieków po odpowiednim uzdatnieniu (water reuse),
• minimalizacji zrzutów oraz budowie obiegów zamkniętych wody procesowej.

Takie podejście pozwala nie tylko zmniejszyć koszty w dłuższej perspektywie, ale również poprawiać profil środowiskowy firm i spełniać coraz bardziej rygorystyczne normy ESG. W wielu raportach branżowych podkreśla się, że w sektorach wysokiej presji regulacyjnej (chemia, górnictwo, energetyka) integracja z odsalaniem i zaawansowanym uzdatnianiem wody staje się jednym z kluczowych elementów strategii zrównoważonego rozwoju.

Rozwój technologiczny i potencjalne przełomy

Perspektywy dalszego rozwoju największych zakładów odsalania są ściśle powiązane z postępem technologicznym. Wśród szczególnie obiecujących kierunków badań i wdrożeń można wymienić:

• nowe typy membran (np. grafenowe, nanokompozytowe), charakteryzujące się wyższą przepuszczalnością i odpornością na zanieczyszczenia,
• systemy inteligentnego sterowania, wykorzystujące analizę danych i uczenie maszynowe do optymalizacji ciśnień, płukania membran i dozowania chemikaliów,
• technologie odzysku cennych składników z koncentratu solnego (mining z solanki), co może przekształcić obecny odpad w surowiec,
• głębszą integrację z OZE – zakłady zasilane częściowo energią słoneczną lub wiatrową, działające jako elastyczni odbiorcy nadwyżek energii w systemie.

Z punktu widzenia przemysłu oznacza to możliwość dalszego obniżania kosztów jednostkowych wody, zwiększenia niezależności od lokalnych zasobów wodnych oraz stworzenia nowych modeli biznesowych, w których woda przestaje być wyłącznie kosztem, a staje się częścią szerszej strategii zarządzania zasobami i energią.

W miarę jak zmiany klimatyczne oraz rosnące zapotrzebowanie na wodę będą wywierać coraz większą presję na tradycyjne zasoby, rola największych zakładów odsalania w globalnym systemie gospodarczym będzie się dalej zwiększać. Dla wielu regionów świata, zwłaszcza bogatych w zasoby energetyczne, ale ubogich w wodę słodką, staną się one jednym z fundamentów rozwoju przemysłu, infrastruktury i całych gospodarek, a ich dalsza rozbudowa i modernizacja będzie jednym z najważniejszych zadań inżynierii środowiska i energetyki w nadchodzących dekadach.