ทะเล การลดน้ำเกลือให้เป็นองค์ประกอบ นั้นง่ายมากจนกลายเป็นบทเรียนวิทยาศาสตร์ สำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษาปีที่ 1 ในความเป็นจริง พลังงานแสงอาทิตย์นิ่ง สามารถเปลี่ยนน้ำเค็มเป็นน้ำจืดในเวลาเพียงไม่กี่วัน เพียงเติมน้ำเกลือลงในชามขนาดใหญ่แล้ววางแก้วเปล่าไว้ตรงกลาง จากนั้นปิดชาม แก้วเปล่าและทั้งหมด ด้วยพลาสติกแรปที่มีรูเล็กๆตรงกลาง วางอุปกรณ์คุมกำเนิดไว้ในที่ ที่โดนแสงแดดโดยตรง และเฝ้าดูวงจรของน้ำในที่ทำงาน
วิธีเดียวที่จะชดเชยความโกลาหลภายในนี้ได้ คือการปัสสาวะบ่อยขึ้นเพื่อขับเกลือออกให้หมด ซึ่งเป็นวิธีการรักษาที่ได้ผลก็ต่อเมื่อมีน้ำดื่มสะอาดจำนวนมาก ผู้คนโดยเฉพาะในพื้นที่ที่ขาดแคลนน้ำของโลก ได้ค้นหาวิธีแก้ปัญหาน้ำจืดมานานหลายศตวรรษ ปรากฏว่าคนกลุ่มเดียวกันที่สร้างสฟิงซ์ยักษ์ และขับรถม้าศึกก็กระหายน้ำที่สะอาดและบริสุทธิ์เช่นกัน แม้ในยุคปัจจุบัน ประชากรทั้งหมดต้องต่อสู้ กับการประชดประชันที่โหดร้าย ล้อมรอบด้วยน้ำเค็ม แต่ขาดแคลนน้ำดื่ม
ความขาดแคลนบางครั้งกระตุ้น ให้เกิดความขัดแย้งร้ายแรง ในปี 2009 ผู้สังเกตการณ์ได้สังหารครอบครัวหนึ่ง ในอินเดียที่แห้งแล้งเพราะเก็บน้ำจากบ่อน้ำ ของเทศบาลก่อนที่น้ำจะเหือดแห้ง แต่จะเป็นอย่างไรหากสามารถผลิตน้ำจืดจากน้ำเค็มได้อย่างมากมาย การดำเนินการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลขนาดใหญ่โดยใช้หลักการที่คล้ายกับโครงการในห้องเรียนธรรมดาๆอาจเปลี่ยนแปลงโลกได้ ในหน้าถัดไป จะสำรวจว่าทำไมการเปลี่ยนน้ำเกลือให้เป็นน้ำดื่ม
จึงไม่ใช่เรื่องง่ายเสมอไป การกลั่นน้ำทะเลในที่ทำงาน มีวิธีแยกเกลือออกจากน้ำมากกว่าหนึ่งวิธี แต่เกือบร้อยละ 90 ใช้วิธีใดวิธีหนึ่งจาก 2 วิธีเท่านั้น แฟลชหลายขั้นตอนและรีเวิร์สออสโมซิส จำได้ไหมว่าทำไมการดื่มน้ำเกลือถึงแย่นัก เมื่อเซลล์ส่งน้ำผ่านเยื่อหุ้มชั้นนอกเพื่อไม่ให้ขาดน้ำ ออสโมซิสจะเกิดขึ้น โดยการเคลื่อนที่ของน้ำผ่านเมมเบรนเซลล์พยายาม ที่จะทำให้ความเข้มข้นของเกลือภายในสูงเท่ากัน กับความเข้มข้นของเกลือภายนอกต่ำ
ซึ่งที่เรียกว่าออสโมซิส รีเวอร์สออสโมซิสเกิดขึ้นเมื่อใส่น้ำเกลือที่ด้านหนึ่งของเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ และแรงดันจะเคลื่อนโมเลกุลของน้ำผ่านเมมเบรนกรอง โดยที่โมเลกุลขนาดใหญ่กว่าซึ่งรวมถึงโมเลกุลของเกลือจะติดอยู่ด้านหลัง สำหรับน้ำทะเลเค็มหรือน้ำทะเล ต้องใช้แรงดันจำนวนมากในการเคลื่อนน้ำผ่านตัวกรอง ซึ่งแต่ละรูพรุนมีขนาดเพียงเศษเสี้ยวของขนาดเส้นผมมนุษย์ ซึ่งหมายความว่าเครื่องสูบน้ำหลายชุดมักจะเล่น โดยทั้งหมดจะออกแรงดันน้ำ
ซึ่งแตกต่างจากรีเวิร์สออสโมซิสในการกรองโมเลกุลของเกลือ วิธีการแฟลชหลายขั้นตอนจะใช้ความร้อน เพื่อเปลี่ยนน้ำเกลือให้เป็นน้ำจืด ทำไมชื่อที่ผิดปกติเช่นนี้ วาบ หมายถึงการทำให้น้ำเดือดอย่างรวดเร็ว และสิ่งนี้เกิดขึ้นหลายครั้งหรือเป็นขั้นๆ เมื่อน้ำเกลือเข้าสู่แต่ละขั้นตอนของหน่วยการแปลง จะต้องมีความร้อนและแรงดันไอน้ำที่จ่ายจากภายนอก ในแต่ละขั้นตอนไอน้ำจะก่อตัวและถูกรวบรวมไว้ ไอน้ำนี้เป็นน้ำจืด
และความเข้มข้นของรสเค็มที่หลงเหลืออยู่เรียกว่าน้ำเกลือ ในการกลั่นแบบหลายขั้นตอนเช่นเดียวกับระบบรีเวิร์สออสโมซิส มักจะไม่มีการเติมสารเคมีหรือสารปรับสภาพน้ำ ถ้าการกลั่นน้ำทะเลเป็นไปได้ ทำไมพืชขนาดใหญ่ถึงไม่ดับความกระหายน้ำจืดของโลก มีเพียงประมาณ 1.5 หมื่นล้านแกลลอน 2 ในสิบของร้อยละของการกลั่นน้ำทะเลจากอริสโตเติลไปยังกองทัพเรือสหรัฐฯ เมื่อราว 350 ปีก่อนคริสตกาล
นักปรัชญาชาวกรีก อริสโตเติล ได้คิดอย่างมากในการขจัดเกลือออกจากน้ำโดยใช้ตัวกรองหลายชุด ในช่วงทศวรรษที่ 1700 กองทัพเรือสหรัฐใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นประจำเพื่อสร้างน้ำจืด และในทศวรรษต่อมาได้เห็นการกำเนิดของภาพนิ่งที่สร้างขึ้นในเตาบนเรือ ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 การแยกเกลือออกจากน้ำทะเลได้ก้าวกระโดดไปอีกขั้น กองทัพเรือสหรัฐได้สร้างโรงกลั่นบนบกบนเกาะแปซิฟิกที่กลั่นน้ำจืด
โดยได้ประมาณ 55,000 แกลลอนต่อวัน ซึ่งมากกว่าการผลิตกลั่นของโรงกลั่นใดๆในโลกถึง 2 เท่า โซลูชั่นน้ำครอบคลุมอย่างน้อย 70 เปอร์เซ็นต์ของพื้นผิวโลกแต่ร้อยละ 97 ของเกลือนั้นเค็มเกินกว่าจะดื่มได้ เมื่อรวมกับความไม่เท่าเทียมกันในการกระจายน้ำและความพร้อมทางภูมิศาสตร์ หมายความว่าการขาดแคลนน้ำเป็นเรื่องจริง สำหรับคนจำนวนมากในความเป็นจริงการขาดน้ำส่งผลกระทบต่อผู้คน 4 ใน 10 คนทั่วโลก อาจมีผลร้ายแรงต่อสุขภาพ จากการดื่มน้ำไม่เพียงพอ
ในปี 2552 มีโรงกลั่นน้ำทะเลมากกว่า 1,400 แห่งทั่วโลก ผลิตน้ำได้มากกว่า 1.5 หมื่นล้านแกลลอนต่อวัน โรงงานอีก 244 แห่งอยู่ระหว่างการก่อสร้าง หลายแห่งอยู่ในตะวันออกกลาง อย่างไรก็ตาม โรงงานกลั่นน้ำทะเลจากระบบรีเวอร์สออสโมซิสที่ใหญ่ที่สุดในโลกซึ่งเปิดดำเนินการในเดือนพฤษภาคม 2553 ตั้งอยู่บนชายฝั่งทะเลเมดิเตอร์เรเนียนของอิสราเอล และกำลังดำเนินการก่อสร้างในเมืองคาร์ลสแบด รัฐแคลิฟอร์เนีย
ซึ่งอาจจะพบว่าไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ ระหว่างน้ำกลั่นที่เสิร์ฟบนก๊อกและน้ำดื่มบรรจุขวด ยกเว้นข้อเท็จจริงที่ว่าน้ำประปาที่แยกเกลือออกจะไม่ทิ้งขวดพลาสติกเปล่าไว้ข้างหลัง แต่จะเป็นอย่างไรหากเป็นไปได้ที่จะพกพาเครื่องแยกเกลือออกจากน้ำทะเลแบบพกพาเพื่อผลิตน้ำดื่มสะอาดส่วนตัวเอง ความคิดอาจไม่ไกลเกินจริงอย่างที่คิด อาจคาดหวังว่ากระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลจะขจัดเกลือออกจากน้ำทะเล แต่รู้หรือไม่ว่าการทำความสะอาดไม่ได้หยุด
เพียงแค่นั้นการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลไม่ว่าจะด้วยวิธีการใด ยังช่วยกำจัดสารประกอบอินทรีย์หรือเคมีชีวภาพ เพื่อให้ได้น้ำดื่มภาพสูงที่ไม่ก่อให้เกิดโรคอุจจาระร่วงหรือโรคอื่นๆ สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากมีเด็กเกือบ 4,000 คน เสียชีวิตในแต่ละวันในประเทศ กำลังพัฒนาจากโรคที่เชื่อมโยงกับน้ำดื่มที่ปนเปื้อน เนื่องจากจำนวนโรงแยกเกลือออกจากน้ำทะเลทั่วโลกยังคงเติบโต จึงมีความกังวลเกี่ยวกับการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆในปัจจุบัน ความพยายามในการแยกเกลือออก
จากน้ำทะเลในปริมาณมาก ต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการดำเนินการ และมักเป็นงานที่ต้องบำรุงรักษาสูง ต้องขอบชิ้นส่วนที่ทำงานมากมาย เช่น เยื่อเมมเบรนที่มักจะเกิดมลพิษบ่อยครั้ง ค่าใช้จ่ายเป็นอีกหนึ่งข้อกังวล ในช่วงห้าทศวรรษที่ผ่านมา การลงทุนของภาครัฐและเอกชนในการพัฒนาเทคโนโลยีการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลมีมูลค่ามากกว่าพันล้านดอลลาร์ทั่วโลก และถึงแม้จะมีความคืบหน้าไปแล้ว แนวคิดที่ว่าการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล
จะช่วยลดปัญหาการขาดแคลนน้ำก็ยังห่างไกลจากความเป็นจริง และนั่นเป็นเพราะยังคงมีราคาแพงมากในการวางแผน สร้าง และจัดการโรงกลั่นน้ำ ทะเล ในความเป็นจริง ต้นทุนเฉลี่ยในการเปลี่ยนน้ำเค็มหนึ่งฟุต หรือประมาณ 325,000 แกลลอน ให้กลายเป็นน้ำจืด มีราคาตั้งแต่ 800 ถึง 1,400 ดอลลาร์ และต้องใช้พลังงานจำนวนมาก การผลิตน้ำจืดโดยใช้รีเวอร์สออสโมซิสมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการใช้แฟลชหลายขั้นตอนประมาณหนึ่งในสาม
ส่วนใหญ่เป็นเพราะต้นทุนของพลังงานความร้อนที่ใช้โดยวิธีหลังในกระบวนการเดือดน่าเสียดายที่ทั้ง 2 กระบวนการ เช่นเดียวกับเทคนิคการกลั่นน้ำทะเลทั้งหมด สร้างน้ำเกลือ นั่นเป็นเพราะน้ำเกลือซึ่งโดยปกติจะมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำที่ปล่อยออกมา จะตกตะกอนบนยอดตะกอนที่อยู่ต่ำ
ซึ่งจะทำให้น้ำออกซิเจนที่อยู่รอบๆหมดไป ค่าใช้จ่ายและข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อมเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของการปรับปรุงเทคโนโลยีและกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลในรอบถัดไป อุปกรณ์แยกเกลือออกจากน้ำทะเลแบบพกพาน้ำหนักเบาได้รับการพัฒนาโดยนักวิจัยในเกาหลีและที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ หน่วยผลิตน้ำจืดเพียงพอสำหรับหลายๆคน กระบวนการนี้ใช้แรงโน้มถ่วง เพียงแค่เทน้ำเกลือลงไปด้านบนของอุปกรณ์ เพื่อกำจัดเกลือและตะกอนอื่นๆโดยใช้ตัวกรอง 1,600 ตัว
บทความที่น่าสนใจ วาฬ อธิบายความรู้เกี่ยวกับการต่อต้านและการทำงานของการล่าปลา วาฬ
