Simulation by CORMIX of the dispersion at sea of brine discharges from the CORSO desalination plant - Algeria

De Middellandse Zee is een plek waar menselijke vindingrijkheid en natuurlijke grenzen elkaar vaak ontmoeten. Terwijl kuststeden groeien en zoet water schaarser wordt, hebben veel landen zich gericht op ontzilting, een proces waarbij zout uit zeewater wordt verwijderd om drinkwater te crenen. Hoewel deze technologie een kritiek tekort oplost, creëert het een bijproduct: pekel. Dit is het resterende water uit het proces, dat veel zouter en dichter is dan het oceaanwater waar het uit afkomstig was. Wanneer deze zware, zoute vloeistof terug in de zee wordt geloosd, mengt het zich niet simpelweg en verdwijnt het niet zomaar. Omdat het zwaarder is, zinkt het naar de bodem en verspreidt het zich langs de bodem, wat potentieel een laag water creëert dat te zout is voor de planten en dieren die daar leven. De uitdaging voor ingenieurs is om een manier te ontwerpen om deze pekel te lozen zodat het snel genoeg mengt met de oceaan om ongevaarlijk te zijn voordat het bezinkt.

In het kuststadje Corso, Algerije, begon in 2023 een grote ontziltingsinstallatie haar exploitatie om de regio van zoet water te voorzien. Om ervoor te zorgen dat deze faciliteit het lokale leven in de oceaan niet schaadt, gebruikte een team onderzoekers een gespecialiseerd computerprogramma om te simuleren hoe de pekel van de installatie zich in de oceaan zou gedragen. Ze gokten niet alleen; ze bouwden een digitaal model van de onderwateromgeving, inclusief de lozingspijpen van de installatie, de lokale stromingen en de wind, om te zien hoe de zoute pluim zou bewegen. Het doel was om te zien of het huidige ontwerp van de onderwaterpijpen, bekend als een diffuser, zijn werk deed om de pekel veilig te verspreiden.

De onderzoekers richtten zich op drie verschillende sets weersomstandigheden om te zien hoe het systeem stand zou houden. Ze testten een scenario met sterke wind en stromingen, één met gematigde omstandigheden, en één met zeer kalm, stilstaand water. In het best-case scenario, waar de wind en het water snel bewogen, bewoog de pekelpluim zich weg van de kust en raakte het de pijpen die zeewater naar de installatie brengen voor behandeling niet aan. Zelfs in deze gunstige situatie toonde de simulatie echter aan dat de pekel niet genoeg uit zichzelf mengde. Het water moest vijftien keer verdund worden om veilig te zijn voor het milieu, maar de huidige pijpen slaagden er slechts in om het ongeveer negen keer te verdunnen voordat de pluim ver genoeg reisde om een veilig niveau te bereiken. Dit betekende dat de oceaan zelf het meeste werk moest doen om de lozing op te schonen, in plaats van dat de pijpen het onmiddellijk bij de lozing deden.

De situatie werd zorgwekkender toen de onderzoekers kalmere omstandigheden simuleerden. In het intermediaire scenario, met zwakkere winden en stromingen, begon de zoute pluim terug richting de kust te drijven. Het begon te interageren met de inlaatpijpen die de plant voeden, waardoor het potentieel extra zout terug in het systeem trok dat bedoeld is om zoet water te maken. In het worst-case scenario, waarbij het water bijna stilstond, bewoog de pluim zeer traag en draaide zelfs terug richting de kustlijn, wat een aanzienlijk risico creëerde op herintreding in het inlaatsysteem. In deze kalme omstandigheden bleef de pekel over een lange afstand geconcentreerd, en faalden de pijpen van de installatie om de nodige menging te bieden om het lokale ecosysteem te beschermen.

De studie concludeert dat het huidige ontwerp van het lozingssysteem van de Corso-installatie niet goed genoeg presteert om veiligheid onder alle omstandigheden te garanderen. De onderzoekers kwamen tot de conclusie dat de pijpen de pekel simpelweg niet met genoeg kracht naar buiten duwen om snel te mengen. Om dit op te lossen, bevelen zij aan de snelheid waarmee de pekel uit de pijpen wordt gespoten te verhogen, wat het meer energie zou geven om te mengen met het omringende water. Ze stellen ook voor om het lozingspunt verder weg van de waterinlaat te plaatsen om te voorkomen dat de zoute pluim terugkeert. Als een verdere stap stelt het team voor om een systeem toe te voegen om vers zeewater met de pekel te mengen voordat deze zelfs wordt geloosd, zodat deze minder dicht is en gemakkelijker te verspreiden is. Deze bevindingen benadrukken dat het bouwen van een ontziltingsinstallatie slechts de eerste stap is; het waarborgen dat het afval veilig wordt beheerd, vereist zorgvuldige techniek die zich aanpast aan de veranderende stemmingen van de zee.