【図解】海水淡水化の仕組みをわかりやすくまとめてみた

【図解】海水淡水化の仕組みをわかりやすくまとめてみた 制度や仕組み、関連情報
【図解】海水淡水化の仕組みをわかりやすくまとめてみた

海水淡水化ってなんとなくよさそうなイメージはあるんだけど、どんな仕組みで動いているんだろう・・?

 

その疑問にお答えします。

 

本記事では、海水淡水化仕組みをとってもわかりやすく図を使いながら解説しますので、ここでサクッと理解してもらえたらうれしいです。

 

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海水淡水化とは

海水淡水化とは

海水淡水化とは

 

海水淡水化とは、その名の通り『海の水を淡水に変化させて取り出すこと』です。

 

もう少しくだけた言い方だと、『しょっぱい塩水を、しょっぱくない真水に変化させて取り出すこと』ですね。

 

海水から色々な成分を取り除くのですが、それは主に『塩』つまり『塩化ナトリウム(NaCl)』です。

他の成分も一緒に除去しますが、『塩を取り除く』と覚えておいてください。

覚えやすいので。

 

ちなみに、海水淡水化はSDGs(持続可能な開発目標)の中では、目標6『安全な水とトイレを世界中に』ターゲット6.aに載っています。

ターゲット6.a
2030年までに、集水、海水淡水化、水の効率的利用、排水処理、リサイクル・再利用技術を含む開発途上国における水と衛生分野での活動と計画を対象とした国際協力と能力構築支援を拡大する。

 

おさらいすると,海水淡水化とは、海水から(主に)塩を取り除いて真水にして取り出すこと。

 

次に海水淡水化の仕組みを解説します。

 

【図解】海水淡水化の仕組み

【図解】海水淡水化の仕組み]

【図解】海水淡水化の仕組み]

 

海水淡水化は、主に以下の3つの方式で行われています。

  • 多段フラッシュ法
  • 多重効用法
  • 逆浸透法

 

他の方法もあるのですが,メジャーなものをこの3つです。

 

仕組みを個別に説明していきますね。

 

多段フラッシュ法

多段フラッシュ法

多段フラッシュ法

 

『フラッシュ』なんていう名前が付いていますが、海水を何度も蒸発させるだけです。

とてもシンプルなので、よく使われています。

 

水の沸点まで加熱したら、水は蒸発して水蒸気になりますよね。

他の不純物はまだ蒸発しないので、その水蒸気は、かなり純度が高いです。

 

その水蒸気を集めて冷すと凝縮し、かなり純度の高い水になります。

 

ただし、まだまだ飲めるほどではないので、この蒸発⇒凝縮の工程を繰り返します。

 

この仕組みによって、飲めるレベルの水を作り出しているわけですね。

 

多重効用法

多重効用法は、多段フラッシュ法と同じく蒸発&凝縮を利用しています。

 

多重効用法の仕組みはなかなか面白いんですよ。

すっごく簡単に描くと下の絵のようなイメージです。

多重効用法

多重効用法

 

効用缶と言われる間接型の熱交換器で、海水を蒸気で蒸発させます。蒸気は水になり、淡水の一部として回収されます。

 

蒸発した海水は温かいので、2番目の効用缶に入って、また海水を蒸発させます。ただし、海水の蒸気が温かいといっても、最初の蒸気よりは温度が低いです。

なので、海水側の圧力を少し下げてやります。

 

山の頂上とかで水が100℃よりも低い温度で蒸発するのは気圧が低いからですが,効用法も同じ仕組みになっています。

海水側の圧力を少し下げてあげれば、少しぬるめの蒸気でも海水を温めて蒸発させられます。

 

このようにして、いくつもの効用缶をつなぎあわせて海水の蒸発を繰り返していき、淡水を得るわけですね。

 

逆浸透法

3つめは、逆浸透法です。

 

逆浸透を一気に説明すると混乱を招くので、『浸透』から説明します。

 

理科の授業で習ったかもしれませんが、『浸透圧』というものが存在します。

濃度の違う2つの溶液が半透膜を隔てて接すると、『薄まっていく現象』です。

つまり、薄いほうから濃いほうに水分子が移動していくのです。

半透膜??

半透膜は一定の大きさ以下の分子だけを透過させる膜なんだ。この膜を水分子が透過するわけ。塩などの他の分子は大きくて透過できないようになっているんだよ。

 

下のイラストのように、もともとの液面が同じ高さだったならば、浸透圧によって薄い液が濃い液のほうに移動した結果、液面に差が出てきます。

浸透圧という力が液面の差を生み出しているわけですね。

浸透圧

浸透圧

 

次に逆浸透です。

逆浸透は、上で説明した浸透を逆手に取った現象です。

 

下の絵の通り、濃いほうの液に浸透圧よりも強い圧力を加えてやると、今度は水分子が濃いほうから薄いほうに移動するんです。

人工的に加えた圧力に浸透圧が負けたわけですね。

逆浸透

逆浸透

 

濃いほうを海水、薄いほうを淡水と考えれば、海水側に浸透圧以上の圧力をかけることで海水中の水分子が淡水側に移動していきます。

すると、淡水側では水分子がどんどん増える、つまり淡水が増えていきます。

 

この仕組みで海水から淡水を作っているわけですね。

 

ちなみに、逆浸透に利用する膜は、逆(Reverse)+浸透(Osmosis)から頭文字をとってRO膜と言われます。

 

まとめ

本記事では、海水淡水化仕組みわかりやすく解説しました。

 

海水淡水化とは、海水中の不要な成分(主に塩)を取り除いて、真水をつくることです。

 

SDGsとしては目標6『安全な水とトイレを世界中に』ターゲット6.aに記載があります。

海水淡水化は,川や湖から飲み水を十分に確保できない地域では、非常に重要な役割を担っています。

 

海水淡水化の方法は主に3つあります。

  • 多段フラッシュ法:シンプルに蒸発(フラッシュ)を繰り返す。
  • 多重効用法:熱媒(蒸気など)で海水を蒸発し、蒸発した海水が次の海水蒸発の熱源になる。。を繰り返す。
  • 逆浸透法:浸透圧を逆にかけることで、海水から淡水へ水分子を移動させる。

 

日本は水に恵まれているので、海水淡水化の話はほとんど出てこないです。

ですが、世界には陸地で水を確保することが難しい地域がたくさんあります。

砂漠地帯なんかもそうですね。

そういう地域では海水淡水化が活躍し,人の命を支えているんですね。

コメント

  1. […] 海水を淡水化することもできますが、エネルギーが必要なので、できれば淡水をそのまま利用したいですよね。 […]

  2. […] 2030年までに、集水、海水淡水化、水の効率的利用、排水処理、リサイクル・再利用技術を含む開発途上国における水と衛生分野での活動と計画を対象とした国際協力と能力構築支援を拡 […]

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