Wszędzie woda, ale nie ma co pić. Problemy z dostępem do niej są coraz większe

Rzut oka na mapę sprawia, że można odnieść wrażenie, że czego jak czego, ale wody na Ziemi zabraknąć nie powinno. Ale pozory mylą. Słodka woda - ta, która pijemy, w której bierzemy prysznic, robimy pranie, albo co może najważniejsze którą nawadniamy nasze pola stanowi zaledwie 3 proc. wody na świecie, a ⅔ z niej jest ukrytych w zamarzniętych lodowcach lub w inny sposób leży poza naszym zasięgiem.

A tej wody, która jest dla nas dostępna, w coraz większym stopniu zaczyna brakować, przez zanieczyszczenia i stale rosnące zapotrzebowanie ze strony rolnictwa czy rozwijających się miast. W rezultacie ok. 1,1 mld ludzi na całym świecie nie ma dostępu do bezpiecznych źródeł wody, a 2,7 mld odczuwa niedobór wody przez co najmniej jeden miesiąc w roku.

Sytuacja będzie się tylko pogarszać: za 5 lat niedobory wody mają dotknąć już ⅔ populacji świata, a wg. badań Global Water Institute do 2030 r. aż 700 mln. ludzi może zostać zmuszonych do migracji przez intensywny niedobór wody. Zwłaszcza, że z brakiem dostępu do czystej wody wiąże się też widmo głodu i rozwoju szeregu chorób takich, jak cholera czy dur brzuszny.

Problemem jest rosnące zapotrzebowanie, ale także zmiany klimatu. Nie tylko dlatego, że w rosnących temperaturach jeziora czy rzeki odparowują coraz szybciej, ale też dlatego, że rosnący poziom mórz doprowadza do wymieszania się podziemnych zbiorników wody słodkiej z napływającą coraz intensywniej wodą słoną. Coraz więcej z nich po prostu przestaje nadawać się do wykorzystania.

Fakt, że na Ziemi tak trudno o czystą wodę jest tym większym paradoksem, że w kosmosie znajdujemy ją niemal na każdym kroku. Chiński łazik księżycowy odkrył niedawno ślady wody na odwróconej od Ziemi stronie Księżyca, oceany na Europie czy Enceladusie mają według szacunków naukowców więcej H2O niż wszystkie morza na Ziemi, a Mars, który miał być wyschniętą na pieprz pustynią, w rzeczywistości ma pod płytką warstwą pyłu całkiem sporą ilość masywnych lodowców, woda, z których od czasu do czasu topnieje, tworząc na zboczach marsjańskich wzgórz charakterystyczne wyżłobienia.

To właśnie marsjańska woda może się jednak okazać sposobem na walkę z naszymi własnymi problemami. Nie dlatego, że nagle zaczniemy zwozić wodę z Czerwonej Planety, ale dlatego, że wkrótce zaczniemy wykorzystywać te same technologie, które posłużyły do wykrycia marsjańskiej wody do szukania jej złóż tu, na Ziemi.

Naukowcy z projektu badawczego Orbiting Arid Subsurfaces and Ice Sheet Sounder (OASIS) przygotowują pojazd, który wykorzysta radary, podobne do tych zastosowanych w sondzie Mars Reconnaissance Orbiter, do spojrzenia pod powierzchnię Ziemi. Projekt, którego szefem jest doskonale znany w Polsce inżynier Artur Chmielewski, jest realizowany wspólnie z rządem Kataru, a jego pierwszym celem będzie sprawdzenie tego, czy pod wydmami Afryki Północnej i Półwyspu Arabskiego nie kryją się nieznane jeszcze warstwy wodonośne. Oczywiście satelita będzie mógł przyjrzeć się całej powierzchni Ziemi, więc jest szansa na podobne odkrycia także w innych regionach.

To może jednak nie wystarczyć, a wiele z tak odkrytych źródeł może okazać się zbyt zasolonych, by można było skorzystać z nich bez technologicznego wspomagania. Na szczęście technologie odsalania morskiej wody także przechodzą niewielka rewolucję. W miejsce dotychczasowych technologii, które ogromnym kosztem i przy zużyciu wielkich ilości energii dostarczały jedynie niewielkich ilości wody pitnej, nowe mają być tanie, skalowalne i nadawać się do zastosowania nawet w najodleglejszych regionach.

Jedną z technologii które mogą doprowadzić do rewolucji w dostępie do czystej wody jest nanotechnologia, która obejmuje kilka podejść i procesów stosowania materiałów w skali atomowej lub molekularnej. Procesy oczyszczania wody oparte na nanotechnologii są uważane za modułowe, wysoce wydajne i opłacalne w porównaniu z konwencjonalnymi metodami oczyszczania wody. Główne zastosowania nanotechnologii w procesach uzdatniania wody obejmują nanocząsteczki srebra, miedzi i żelaza, fotokatalizatory nanostrukturalne, nanomembrany i nanoabsorbenty. Duży stosunek powierzchni do objętości nanocząstek zwiększa adsorpcję cząstek chemicznych i biologicznych, jednocześnie umożliwiając separację zanieczyszczeń w bardzo niskich stężeniach. Systemy filtracyjne oparte na nanorurkach węglowych mogą usuwać z wody związki organiczne, nieorganiczne i biologiczne.

Inną drogą która daje nadzieję na tanią i efektywną technologię oczyszczania wody pitnej jest opracowana w odpowiadającym za amerykańskie załogowe loty kosmiczne centrum lotów kosmicznych im. Lyndona Johnsona w Houston.  Wykorzystuje akustykę zamiast ciśnienia, aby kierować wodę przez nanorurki węglowe o małej średnicy. Rurki umożliwiają przechodzenie cząsteczek wody, blokując jednocześnie większe cząsteczki i zanieczyszczenia. Zużywa mniej energii niż tradycyjne systemy filtracji i odprowadza wodę z zanieczyszczeń zamiast usuwać zanieczyszczenia z wody. Proces eliminuje również potrzebę płukania systemu filtrów.

Technologie te będą jednak musiały być szybko wdrożone na dużą skalę jeśli mają pomóc rozwiązać problem. Istniejące dziś źródła wody są coraz bardziej zanieczyszczone. Głównymi winowajcami są pestycydy i nawozy, spłukiwane z gospodarstw rolnych, niewystarczająco oczyszczone miejskie i przemysłowe ścieki i różnego rodzaju odpady trafiające do wody, wśród nich coraz bardziej pospolite mikroplastikowe cząsteczki i włókna.

Bezpieczne nie są nawet wody gruntowe, bo wiele zanieczyszczeń jest w stanie przenikać nawet do podziemnych warstw wodonośnych. Czasami zanieczyszczenia narastają stopniowo i dopiero po latach sprawiają, że dane źródło wody przestaje nadawać się do użycia. Czasami ich efekt jest natychmiastowy, na przykład gdy wodę zanieczyszczają szkodliwe bakterie z ludzkich odchodów czy kiedy nawozy sztuczne prowadzą do wykwitów toksycznych alg.

Do narastania problemu w ogromnym stopniu przyczynia się też zmiana schematu opadów wynikająca z globalnego ocieplenia. Dotyka ona także Polski. Z jednej strony nasz kraj nawiedzają coraz częstsze susze - w latach 70. zdarzały się średnio raz na 5 lat, teraz jesteśmy w stanie permanentnej suszy od ponad pół dekady. Z drugiej, mimo że wraz z ocieplaniem klimatu łączna suma opadów w Polsce ma się zwiększyć, to deszcz będzie spadał zupełnie inaczej: zamiast częstych, łagodnych opadów, dostaniemy rzadkie, niezwykle intensywne nawałnice. A z braku odpowiednich zbiorników retencyjnych czy mokradeł, które mogłyby taką wodę magazynować, woda z nawałnicy po prostu spłynie do rzek i do Bałtyku, pozostawiając po sobie nadal wysuszoną glebę.

Problem odczujemy wszyscy. Nowe technologie dają nadzieję na to, że uda się go ograniczyć. Ale bez likwidacji źródeł wodnego kryzysu, przyszłość będzie coraz bardziej wysuszona.