Content uploaded by Andras Jozsef Toth
Author content
All content in this area was uploaded by Andras Jozsef Toth on Jun 17, 2022
Content may be subject to copyright.
24 25
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS
Köszönetet szeretnénk mondani a Soproni
Vízmű Zrt-nek, hogy a rendelkezésünkre bo-
csájtották a hálózatok adatait kutatási célokra.
A cikkben bemutatott munka az NKFI OTKA
K-135436 "Biztonságos ivóvízellátó rendszerek"
kutatási projekt keretében valósult meg.
SZAKMAI - TUDOMÁNYOS ROVAT
SZERZŐ:
Wéber Richárd: 1992-ben született Pécsett. 2015-ben szerezte BSc diplomáját
a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Gépészmérnöki Karán,
míg ugyanitt 2017-ben az MSc-t. Ezután kezdte kutatását a Hidrodinamikai
Rendszerek Tanszéken PhD hallgatóként, disszertációjának címe „Sebezhető-
ség és szenzorelhelyezés ivóvízhálózatokban”, témavezetője Dr. Hős Csaba,
egyetemi docens. Az értekezését 2021 áprilisában nyújtotta be, a hivatalos
védés várhatóan 2021 nyarán lesz. A tanszéken már évtizedes múltra tekint
vissza a különböző csőhálózatok vizsgálata, elsősorban ivóvízhálózatok állnak
a fókuszban. A vizsgálatok során a cél az utóbbi évtizedek komplex hálóza-
telmélet eszközök alkalmazása ivóvízhálózatok esetén. Eddig 5 nemzetközi folyóirat cikket (köztük 3
impakt faktorral rendelkezőt) és 7 nemzetközi konferenciakiadványt jegyezhet magáénak.
IRODALOMJEGYZÉK
SÓMENTESÍTÉSI MÓDSZEREK ÖSSZEHASONLÍTÓ
ÉRTÉKELÉSE ÉLETCIKLUS ELEMZÉSSEL:
FORDÍTOTT OZMÓZIS ÉS TERMIKUS ELJÁRÁSOK
DULOVICS SZIMPÓZIUM -INNOVÁCIÓS DÍJ
DO THI HUYEN TRANG, TÓTH ANDRÁS JÓZSEF
BME-VBK KÉMIAI ÉS KÖRNYEZETI FOLYAMATMÉRNÖKI TANSZÉK, KÖRNYEZETI ÉS FOLYAMATMÉRNÖKI
KUTATÓCSOPORT
Kulcsszavak:
Sómentesítés, Fordított ozmózis (RO), Többfokozatú gyors desztilláció (MSF), Többszörös hatású
desztilláció (MED)
Napjainkban az ivóvízhiány egyre nagyobb méreteket ölt, elsősorban a gyors népességnövekedés,
az éghajlatváltozás, a pazarló túlhasználat és a szennyezés miatt. A jelenlegi körülmények között
a világ lakosságának egynegyede nem jut jó minőségű ivóvízhez. Sőt, 2050-re a világ népességének
fele, akár 5 milliárd ember is érintett lehet. Ezért más megoldást kell alkalmazni azokon a területeken,
ahol nincs elegendő édesvíz. Az egyik lehetséges irány a tengervíz sótalanítása, amely az egyik
legpraktikusabb megoldás az ivóvízhiány problémájának megoldására a csekély édesvízkészlettel
rendelkező olajkitermelő, gazdag országok esetében.
A három leggyakrabban alkalmazott sómentesítési technológia a fordított ozmózis (RO), a több-
fokozatú gyors desztilláció (MSF) és a többszörös hatású desztilláció (MED). Két módszer alapján
vizsgáltuk a tengervíz sótalanítását: életcikluselemzést (LCA) végeztünk a SimaPro Life Cycle Ana-
lysis szoftver 9.1-es verziójával, illetve karbonlábnyom (carbon footprint) elemzést készítettünk.
A három sómentesítési technológia esetében elemeztük a fosszilis és megújuló energiaforrásokkal
előállított ivóvíz üvegházhatásúgáz-kibocsátását (ÜHG). Ennek eredményeként megállapítottuk,
hogy az RO-technológia CO2-kibocsátása jelentősen alacsonyabb, mint a termikus technológiáké
(MSF és MED). Az RO kombinálása megújuló energiával minősült a leginkább környezetbarátnak;
kiemelkedő előnyöket biztosít az emberi egészség és az ökoszisztéma minősége szempontjából.
Ez a technológia a jövőben még fejlődhet a hosszabb élettartamú, olcsóbb membránok előállítá-
sával, továbbá a folyamat energiaigénye a modern energia-visszanyerő rendszerek alkalmazásával
még alacsonyabb lehet.
26 27
SZAKMAI - TUDOMÁNYOS ROVAT
1. BEVEZETÉS
A Föld felszínének mintegy 71%-át borítja víz,
ennek csak egy kis része tekinthető iható víznek,
azaz a Föld vízkészletének 2,5%-a. Összességé-
ben a vízkészletek alig 0,7%-a áll az emberek
rendelkezésére1. Ebből a mennyiségből kell kie-
légítenünk a jelenleg élő 7,9 milliárd ember egyre
növekvő vízfogyasztását (150-400 L/fő naponta
2
).
A növekvő vízfogyasztás mellett az emberi né-
pesség várhatóan növekedni fog3. A Gazdasági
Együttműködési és Fejlesztési Szervezet (Orga-
nisation for Economic Co-operation and De-
velopment-OECD) előrejelzése szerint 2050-re
a lakosság mintegy 40%-a vízhiányos régiókban
fog élni
4
. Nehéz elképzelni, hogy a Földön élő
emberek több mint felének nem lesz hozzáférése
tiszta, iható vízhez. Azokon a területeken, ahol
nincs elég elérhető édesvízforrás, más megol-
dást kellett találni. A tengervíz sómentesítésének
folyamata hatékony alternatívának bizonyult.
A sómentesítési technológiákat először a második
világháború alatt alkalmazták nagyobb lépték-
ben a Közel-Keleten, az általános vízhiány miatt.
A népesség növekedésével és az ivóvízkészlet
csökkenésével egyre szélesebb körben terjedtek
el5, 6. Világszerte a sómentesítő üzemek száma
2010 óta évente átlagosan mintegy 6,8%-kal nő,
az átlagos éves kapacitásbővülés pedig mintegy
4,6 millió m
3
/nap. 2020 februárjában 20971 só
-
mentesítési projekt volt 16876 üzembe helyezett
létesítménnyel, amelyek kapacitása 97,2 millió m3/
nap édesvíztermelés7. Napjainkban már több mint
150 ország alkalmazza a sómentesítési techno-
lógiákat, amelyekkel mintegy 300 millió ember
számára biztosítanak tiszta vizet8. A sómentesítő
üzemek világszerte a tengerpartok mentén össz-
pontosulnak. A part menti sómentesítő üzemek
általában nagyobbak, mint a szárazföldön lévő
sómentesítő üzemek. A legnagyobb sómentesí-
tési kapacitás ott van, ahol a legnagyobb a kőolaj
elérhetősége (a legtöbb sómentesítő üzem fosszilis
tüzelőanyagokat használ), például az Egyesült
Államokban és Észak-Afrikában.
A sómentesítési technológia ivóvizet biztosít az em-
berek számára olyan helyeken is, ahol az ivóvíz
egyébként problémát jelentene. A termelt víz
öntözésre is felhasználható, például a száraz és
aszályos területeken, ami csökkentheti egy adott
terület importfüggőségét, hozzájárulhat a helyi
gazdasághoz és az élelmiszerellátás javításához
9,
10. Évtizedek óta bevált és működő technológiákat
alkalmaz, ami megbízható eljárás. Azonban több
hátrányos tulajdonsága is lehet működésük közben
a sómentesítési üzemeknek, például a kibocsá-
tott sósvíz, illetve üvegházhatású gázok, továbbá
a mérgező vegyi anyagok kibocsátása, a vízkivételi
tevékenységek és a magas energiafogyasztás stb.
A sómentesítés lényegében egy olyan folyamat,
amelynek során az édesvizet elválasztják a brakk-
vagy sós vízből. Ehhez a folyamathoz energi-
ára (hő-, illetve villamos energia) van szükség.
A sómentesítési technológiákat két fő csoportra
oszthatjuk:termikus eljárások (hagyományos
technológia) ésmembrános eljárások (modern
technológia). A termikus- ésmembrános eljárások
tulajdonságait az. táblázat foglalja össze. A felso-
rolt sómentesítési technológiák közül a három
leggyakrabban alkalmazott: fordított ozmózis
(RO), többfokozatú gyors desztilláció (Multi-Sta-
ge Flash Distillation, MSF) és többszörös hatású
desztilláció(Multiple-Eect Distillation, MED)11, 12.
Mára az RO által végzett sómentesítés a tech-
nológiák 69%-át teszi ki a világ teljes telepített
sómentesítési kapacitásában (65,5 millió m3/nap).
Osztályozás Termikus Membrán
Sómentesítési technológia MED, MSF RO
Elválasztási mechanizmus Fázisváltozás Oldódás-Diúzió
Az energiaigény fő típusa Termikus/hő Elektromos
Hajtóerő Hő Nyomás/elektromos
Fajlagos energiafogyasztás Magas Alacsony
A termikus eljárás során fázisváltozás történik,
amelyben a betáplált vizet üzemi hőmérsékleten
és nyomáson melegítik. A vízgőz a tiszta vízhez
hasonlóan lecsapódik, sókat és más nem illékony
anyagokat hagyva maga után. A termikus folya-
matok hő- és mechanikai energia felhasználása
nagyobb a membrános eljárásokhoz képest.
A legtöbb műveleti folyamat több lépésből áll. A hő
újrafelhasználása az egymás utáni kondenzációs
és párologtatási folyamatokon keresztül történik14.
A MED és MSF desztilláció elméleti működését
az1. és 2. ábra mutatja. A MED-ben az egyes fo-
kozatok gőzei a következő egymást követő sza-
kaszban kondenzálódnak. A forró csöveket ezután
1. táblázat. A sómentesítési technológiák áttekintése13.
1. ábra. A többszörös hatású desztilláció (MED) sema-
tikus diagramja15.
2. ábra. A többfokozatú gyors desztilláció (MSF) se-
matikus diagramja15.
tengervízzel permetezik, hogy a víz elpárologjon;
ezt a folyamatot megismételjük a következő sza-
kaszban. A sóoldatot az egyes szakaszok alján
összegyűjtik, és a következő szakaszban keringetik,
vagy kivezetik a rendszerből15. Az MED egységeket
többféleképpen lehet elhelyezni, a hőcserélők
típusától (vízszintes vagy függőleges), a sóoldat
vagy a gőz áramlási irányától (előre, hátra, pár-
huzamos) stb. függően. Az energiahatékonyság
érdekében a gőzt általában erőmű gőzturbinájából
szívják el, vagy más ipari folyamatokból szárma-
zó hulladékenergiákat hasznosítanak. Az MSF
szintén hőátadásos sómentesítési technológia,
amely a víz elpárologtatásából és kondenzáci-
ójából álló, energiaigényes folyamat. A párolgási
28 29
SZAKMAI - TUDOMÁNYOS ROVAT
és kondenzációs lépések több lépcsőben kap-
csolódnak egymáshoz, így a párolgás látens hő-
jét a bejövő víz előmelegítésével nyerik vissza.
Az eljárás elve az, hogy a sós víz elpárolog, a víz
és a só szétválasztható. A párolgás többször (akár
15-20-szor) történik sorba kapcsolt kamrákban
és alacsony nyomáson, így a víz alacsonyabb
hőmérsékleten forr16. Az MSF a leginkább elterjedt
termikus sómentesítő eljárás. Előnye, hogy alkal-
mazása során csak néhány adalékanyagot igényel.
A korrózió azonban nagyon gyakori jelenség, ha
nem rozsdamentes acélt használnak.
3. ábra. A RO sematikus diagramja17.
4. ábra. A vizsgált sómentesítési folyamat életútjának szakaszai22.
A fordított ozmózisos eljárásnál a víz folyékony
fázisban marad, és féligáteresztő membránok
segítségével választják el a vizet, illetve a sót
a tápvíztől. A folyamat során a tengervizet
átnyomják amembránon, és a só a membrán
mögött marad. A nyomást a nagyobb koncent-
rációjú oldatra alkalmazzuk, így az oldószer
az ozmózissal ellentétben, a kisebb koncent-
rációjú oldat felé áramlik. Ez tiszta vizet, illetve
sókoncentrátumot eredményez. Előnye, hogy
magas a visszanyert tiszta víz és az ehhez fel-
használt tengervíz mennyisége, és nemcsak
a sót, hanem az egyéb káros anyagokat is
kiszűri
18
. Hátránya azonban a membránok
estleges eltömődése, illetve a sokszor magas
külső nyomás alkalmazásának szükséges-
sége14. Az RO elméleti működését a 3. ábra
mutatja. A szilárd anyagok eltávolítását célzó
előkezelés után a tengervizet egy nagynyo-
mású szivattyú (High Pressure Pump-HPP)
sűríti az RO sómentesítő egység ellátására.
Az RO keresztáramlásban valósul meg úgy,
hogy a betáplált áram a membrán felületével
párhuzamosan áramlik, miközben a keverék
egyes komponensei áthaladnak a membránon
és elhagyják a permeátum oldalát. A betáplálás
iránya csökkenti a koncentráció polarizáció
lehetőségét, mivel a betápláló áram lemos-
sa a szűrt molekulákat a membrán felületé-
ről
19
. A sómentesítés teljes energiafogyasztása
csökkenthető a membrán tulajdonságainak
javításával és/vagy egy további energia-visz-
szanyerő rendszerrel, amelyet általában ennek
a hidraulikus energiának a visszanyerésére és
a betáplálási áramba történő átvitelére használ-
nak. Ez a rendszer segít csökkenteni a HPP-k
energiaszükségletét és méretét20.
A sómentesítési eljárások nagy mennyiségű
energiát igényelnek, amit általában fosszi-
lis tüzelőanyagok biztosítanak. A megújuló
energiaforrások felhasználása a sómentesítési
technológiák működtetésére jó alternatíva a só-
mentesítés éghajlati hatásainak csökkentésére,
valamint édesvíz előállítására a távoli, súlyos
vízhiányos, a közcélú elektromos hálózathoz
való kedvezőtlen vagy kivitelezhetetlen csatla-
kozási területeken. A leggyakrabban telepített
nap-, geotermikus és szél- vagy hibrid szoláris/
szél-sómentesítő berendezések kis kapacitá-
súak. A megújuló energiák közül a napener-
gia a legnépszerűbb és legszélesebb körben
alkalmazott a világon. Ennek az az oka, hogy
a napenergia ingyenes természetes hőforma,
amely közvetlenül sómentesítési eljárások ese-
tében felhasználható. A száraz területek gyakran
sok lehetőséget rejtenek a napenergia felhasz-
nálására. A viszonylag alacsony üzemeltetési
és fenntartási költségek ellenére a megújuló
energiarendszerek tőkeigénye magas; ebből
következően a megtermelt víz költsége magas.
A megújuló energiatechnológiák rohamos
fejlődésével azonban várhatóan csökkenni
fognak a költségek, aminek hatására a vízter-
melés költsége is csökkenni fog.
2. ALKALMAZOTT MÓDSZEREK
2.1 ÉLETCIKLUS-ELEMZÉS
Az életciklus-elemzés egy termék, folyamat vagy
szolgáltatás teljes életútja során vizsgálja annak
környezetre gyakorolt potenciális hatásait. A jelen
tanulmányban végzett életciklus-elemzés célja
a három leggyakrabban alkalmazott sómente-
sítési eljárás (MSF, MED, RO) összehasonlítása
a környezeti hatások szempontjából. Továbbá
az is vizsgáljuk, hogy a különböző megújuló
energiaforrások használata hogyan befolyásolja
az eredményeket. A tanulmány csak az üzem
működési szakaszát veszi figyelembe, amely
magában foglalja a szükséges energia és vegyi-
anyagszükségletet. Az elemzéshez Szaúd-Arábi-
ából származó adatokat használtunk, a víztermék
alapegysége 1 m3 volt. Az egyes sómentesítő
üzemek rendszerhatárait a 4. ábra mutatja be.
A bemeneti és kimeneti adatokat egy meglévő
tanulmányból gyűjtöttük össze és a 2. táblázat-
ban soroltuk fel, amelyben minden paraméter
1 m
3
ivóvíz előállításához tartozik. Az adatok
a németországi Szövetségi Környezetvédelmi,
Természetvédelmi és Nukleáris Biztonsági Mi-
nisztérium 2007-es jelentésén alapulnak21.
30 31
MSF MED RO M.e
Bemenet
Tengervíz 10 9 3 m3
Hő energia 290 267. 5 -MJ
Elektromos energia 4 2 4 kWh
Fertőtlenítő-
szer Klór 20.5 18.5 3.5 g
Vízkőoldószer
Foszforsav -27 6 g
Kénsav 20 -195 g
Klór
eltávolítása
Nátrium
-biszulfit -18 9 g
Habzásgátló Propilénglikol 10.9 - g
Koaguláló-
szer
Alumínium-
klorid - - 6.75 g
Vas-klorid - - 53.7 g
Flokkulálószer Poliakrilamid - - 6.3 g
Ásványi
anyagpótlás
Kalcium-
hidroxid 0.5 0.5 0.5 g
Kimenet
Klór 0.7 0.7 0.7 g
Foszforsav -10 - g
Kénsav 8 - 6 g
Réz (a szerkezetianyagok
korróziójából) 0.03 20 -mg
Propilénglikol 0.09 0.09 - g
Nátrium-klorid 45 45 45 kg
Hulladékhő 73.44 114.24 -MJ
2. táblázat Egy tipikus sómentesítő üzem leltári adata 1 m3 ivóvíz előállítására21.
Az életciklus-elemzés során a SimaProszoftver
9.1-es verzióját használtuk. Ebben a tanulmány-
ban a következő hatáselemzési és értékelési
módszereket alkalmaztuk: IMPACT 2002+ V2.14
és IPCC 2013 GWP 100a V1.03.
Az IMPACT 2002+ módszertan egyesíti a kö-
zépponti és a kár (vagy végpont) megközelítést,
az életciklus-leltár minden típusú eredményét
14 középponti kategórián keresztül kapcsolja
össze négy kárkategóriával. Ezeket a középponti
kategóriákat egy vagy több kárkategóriához ren-
deli, és a minőségi környezetben bekövetkezett
változásokat képviseli. Azonban vannak bizonyos
korlátai, számos hatáskategóriát nem vett teljes
mértékben figyelembe, például a tengeri környe-
zetre gyakorolt hatásokat, a zajt, az ökotoxicitást
és a fémek emberre gyakorolt toxicitását stb.
Az IPCC 2013-as GWP 100a módszere egy
olyan környezeti értékelési módszer, amely
az üvegházhatású gázok kibocsátását kilog-
ramm CO2-egyenértékben fejezi ki 100 éves
időtávlatban. A módszer elég egyszerű, mivel
csak egy hatáskategóriát vesz figyelembe, így
nincs lehetőség normalizálásra vagy súlyozásra.
A különböző gázkibocsátásokat globális felme-
legedési potenciáljuk (Global Warming Poten-
tial-GWP) szerint jellemzik, és a különböző kibo-
csátások klímaváltozási hatáskategóriák szerinti
aggregálása az egyik leggyakrabban használt
módszer az életciklus-elemzés hatásvizsgálatá-
ban. Az üvegházhatású gázok (ÜHG) kibocsá-
tásának jellemzési értékei az éghajlatváltozással
foglalkozó kormányközi munkacsoport (Panel
on Climate Change-IPCC) által közzétett globális
felmelegedési potenciálokon alapulnak. A GWP
arányos a szén-dioxid hatásával. A GWP a glo-
bális felmelegedéshez való relatív hozzájárulás
becslésére szolgáló mutató, amely egy adott
üvegházhatású gáz kilogrammonkénti légköri
kibocsátásának hatását méri egy kilogramm
szén-dioxid-kibocsátás hatásához képest23.
2.2 TÖBBKRITÉRIUMOS DÖNTÉSELEMZÉS
A többkritériumos döntéselemzés (Multi-Criteria
Decision Analysis-MCDA) egy olyan segédeszköz
a tanulmányban vizsgált döntéshozatali folya-
mathoz, amely viszonylag könnyen képes több
(egymásnak ellentmondó) kritériumot értékelni.
A TOPSIS (Technique for Order Preference by
Similarity to the Ideal Solution) egyszerű, érthető,
képes az egyes alternatívák relatív teljesítmé-
nyének mérésére a legjobbtól a legrosszabbig.
A TOPSIS alapkoncepciója az ideális megol-
dáshoz legközelebbi szabvány szerinti alternatí-
va kiválasztása
24
. A klasszikus TOPSIS-módszer
a döntéshozóktól származó numerikus adatokra
támaszkodik, amelyek segítenek a problémák
felépítésében, az elemzés elvégzésében, az alter-
natívák összehasonlításában és rangsorolásában.
Ebben a cikkben a sómentesítési technológiák
MCDA-ja klasszikus TOPSIS-módszerrel lett ele-
mezve. A politikai, gazdasági, társadalmi, tech-
nológiai, jogi és környezeti tényezők (PESTLE)
elemzésén alapuló bemeneti értékeknek a szám-
szerűsítése is elvégeztük a vizsgálatok során.
3. EREDMÉNYEK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK
3.1 ÉLETCIKLUS-ELEMZÉS
3.1.1 HAGYOMÁNYOS ENERGIAFORRÁS
Az 5. ábrán látható a három technológia alape-
setének az összehasonlítása az IMACT 2002+
módszer négy kárkategóriája (emberi egészség,
SZAKMAI TUDOMÁNYOS ROVAT
32 33
ökoszisztéma minősége, klímaváltozás, erőforrá-
sok csökkenése) alapján. Az látható, hogy mind
a négy kárkategóriát tekintve az RO a legkevésbé
környezetkárosító, a termikus technológiák jóval
nagyobb mértékben károsítják a környezetet. A 6.
ábrán látható a három technológia alapesetének
az összehasonlítása az IPCC 2013 módszer alap-
ján, ahol a hatások nyomon követésének idejét 100
évnek választottuk meg. Az eredményeket tekintve
az IMPACT 2002+ klímaváltozásra vonatkozó
eredményeivel szinte azonos értékeket ad. Jelen
esetben is a fő forrás a folyamatok energiaigénye
és az értékek azzal arányos növekedése figyelhető
meg. Megfigyelhető, hogy az MSF bocsátja ki
a legtöbb CO
2
-t, 3,3-szor magasabb, ezt követi
az MED, ami 3,1-szer magasabb, mint az RO.
5. ábra. A különböző sómentesítési eljárások összeha-
sonlítása IMPACT 2002+ módszer alapján.
6. ábra. A különböző sómentesítési eljárásoknak össze-
hasonlítása az IPCC 2013 GWP 100a módszeralapján.
3. táblázat. A minőségi kritérium alternatív értékelései a klasszikus TOPSIS-módszer esetén. 1- Szegény; 3-
Közepesen gyenge; 5- Megfelelő; 7- Közepesen jó; 9- Jó; 2,4,6,8- Köztes értékek között.
7. ábra. A különböző energiaforrású sómentesítési eljárá-
sok széndioxid kibocsátása IPCC 2013 módszer alapján.
8. ábra. A PESTLE faktorok MCDA eredményei TOPSIS
Pontszámmal: minél magasabb, annál jobb.alapján.
3.1.2 MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁS
Ezt követően a technológiákat egyenként
hasonlítottuk össze oly módon, hogy a ha-
gyományos energiaforrásokról megújulókra
váltottuk. Alapesetben a termikus technológi-
ákhoz a hőenergiát egy olaj alapon működő
hőerőmű biztosította, az elektromos energiát
pedig mindhárom esetben a szaúd-arábiai
elektromos áram keverék fedezte a kiindu-
lási pontokban. A megújuló energiaforrások
viszonya 7. ábrán látható. Általánosságban is
elmondható, hogy minden módszer és kárkate-
gória tekintetében óriási fejlődés tapasztalható.
A szélenergia valamivel jobb eredményeket
hozott, mint a napenergia. A szélenergián be-
lül a szárazföldi és tengeri erőművek között
egyik esetben sincs jelentős különbség. Tehát
az üzemeltetési fázist tekintve és egyéb körül-
ményektől eltekintve a szélenergia mondha-
tó a legkörnyezetbarátabbnak. A szélenergia
és az MSF-technológia kombinációja hoz-
za a legjobb javulást, a környezetbe kerülő
CO
2
-kibocsátás 99,7%-át képes csökkenteni,
az alapesetben mért 16,371 kg CO
2
-egyenér-
tékről 0,038 kg CO2-egyenértékre, ha a szá-
razföldi szélenergiával helyettesítjük. Ezt követi
a MED-technológia, amely 99,5%-kal csökkenti
a CO2-kibocsátást a környezetbe, végül pe-
dig az RO, amely csak 96,5%-os csökkenést
eredményez. A termikus sómentesítés sokkal
nagyobb mennyiségű energiát igényel, mint
a membrántechnológia, így ha ezt az energiát
megújuló energiával helyettesítjük, a környezeti,
ökológiai rendszerekre, erőforrásokra gyakorolt
hatás még nagyobb lesz.
3.2 TÖBBKRITÉRIUM DÖNTÉSELEMZÉS
A vizsgált PESTLE-tényezőket (Politikai, Gazdasági,
Társadalmi, Technológiai, Jogi, Környezeti) az MCDA
számszerű bemeneteként használtuk, amelyben
a társadalmi és környezeti tényezők az IMPACT
2002+ módszer alapján végzett hatásvizsgálat
eredményei. A politikai és jogi, technológiai, illet-
ve gazdasági tényezőket a TOPSIS-pontszámuk
alapján értékeltük, ahol a magasabb érték jobbnak
számít (3. táblázat). A politikai és jogi felülvizsgálat
azt mutatja, hogy a sómentesítési technológia
fejlődését illetően nem tapasztalható szignifikáns
különbség a Nyugat-Európai régió országai kö-
zött. A gazdasági tényező értékelése a közzétett
termékegységköltségeken alapul: az RO techno-
lógiával előállított 1 m3 tiszta víz ára a legolcsóbb
PESTLE Tényező RO MSF MED
Politikai és Jogi 7 7 7
Technoló giai 9 7 7
Gazdagsági 9 5 7
(0,52-0,56 USD/m3), majd a MED (0,52-1,01 USD/
m3), végül az MSF(0,52-1,75 USD/m3) következik25.
Az RO magasabb pontszámot kapott a technológiai
tényezőben, mint a másik két technológia, mert
még manapság is komoly fejlesztési potenciál ta-
pasztalható ezen a membrános eljárási területen.
A 8. Ábra a PESTLE faktorok TOPSIS-pontszámmal
történő MCDA-eredményeit mutatja.
A kritériumok súlyozását az4. táblázatban mutat-
juk be. A tényezők súlya szubjektív input, tehát
erősen függ a döntéshozó személyes vélemé-
nyétől. Ebben a tanulmányban a környezeti
tényezőt tekintettük a legnagyobb súllyal vezető
tényezőnek, amelyet a társadalmi és gazdasági
tényezők követtek. Végül a technológiai, politikai
és jogi tényezők következtek.
SZAKMAI - TUDOMÁNYOS ROVAT
34 35
4. táblázat. Kritériumsúlyok skálája a TOPSIS-módszerben. 0,005- Nagyon-nagyon alacsony (VVL); 0,125- Nagyon
alacsony (VL); 0,175- Alacsony (L); 0,225- Közepes alacsony (ML); 0,275- Közepes (M); 0,325- Közepes magasság
(MH); 0,375 - Magasság (H); 0,425- Nagyon magas (VH); 0,475- Nagyon-nagyon magas (VVH).
Politika
és Jog Szociális Technológia Gazdaság Környezet
Skálája VVL-VL MH VVL-VL L H
Súly 0,0625 0,325 0,0625 0,175 0,375
Gazdagsági 9 5 7
Az MCDA-elemzés összefoglalásaként elmond
-
ható, hogy a legjobb alternatívának az RO bi-
zonyult, 1,00 TOPSIS-pontszámmal. A követke-
ző a MED, 0,11-es pontszámmal. Az értékelés
alapján a legrosszabb alternatíva az MSF-alapú
technológia. Az MSF TOPSIS-pontszáma nulla,
mivel minden tényezőszintjét negatív ideális
megoldásként értékelhetjük.
4. ÖSSZEFOGLALÁS
Az elemzésünkben három sómentesítési tech-
nológia (RO, MSF, MED) alapesetét hasonlítottuk
össze, ahol kezdetben fosszilis tüzelőanyagok
biztosították a folyamatok energiaszükségletét.
Összességében a különböző hatáselemzési el-
járások hatáskategóriáinak eredményei hasonló
tendenciát mutattak. Megállapítottuk, hogy
az alapvetően fosszilis energiát használó RO
volt a legkörnyezetbarátabb, a legalacsonyabb
hatással volt az ökoszisztémára, a természetes
erőforrásokra és az emberi egészségre. Fontos
megjegyezni, hogy az elemzés csak a műkö-
dési szakaszt vizsgálta. A membrános eljárások
esetében még rengeteg innovációs lehetőség
rejlik, és ezen a területen folyamatosfejlődés
tapasztalható napjainkban is. A technológia
kiválasztásánál figyelembe kell venni, hogy
a membránok működtetése során előfordul-
hatnak eltömődések, illetve az RO-membránok
élettartama jelenleg 5-7 év.
Megállapítottuk, hogy a fosszilis energiaforrásról
bármely más, megújuló energiaforrásra való
átállás legalább egy nagyságrenddel csökken-
tette a kárkategóriák értékét. A nap- és a szé-
lenergia között azonban nem találtunk jelentős
különbséget. Nagy előnyük, hogy a beruházást
követően üzemeltetésük nem jár károsanyag-ki-
bocsátással, viszont maga a beruházás költsége
magas. A legnagyobb hátrány, hogy ezeknek
az energiaforrásoknak a rendelkezésre állása
korántsem állandó, hanem szezonális, és mi-
vel az energiatárolás problémája jelenleg nem
megoldott, nem támaszkodhatunk kizárólag
a megújulókra. Azt is figyelembe kell venni,
hogy ezeknek az erőműveknek az élettartama
jóval rövidebb, mint a hagyományos erőmű-
veké. Ez pedig a gazdasági hatékonyságukat is
megkérdőjelezi.
A legnagyobb potenciál az RO-ban, illetve
a kombinált energiaforrásokban rejlik. A memb-
rános technológia a jövőben várhatóan továbbra
is fejlődni fog. Hosszabb élettartamú, olcsóbb
membránok előállítása várható, továbbá az eljá-
rásenergiaigénye is csökkenhet a modern ener-
gia-visszanyerő rendszereknek köszönhetően.
Jelen tanulmány bővebb kifejtése megtalálható
a Water folyóiratban megjelent publikációnkban.
(Do Thi et al., Water 2021, 13(21), 3023, doi:
10.3390/w13213023)
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS
A publikáció az OTKA 128543, az OTKA 131586,
a MEC 140699 és az NTP-NFTÖ-21-B-0014
pályázatok támogatásával készült.
IRODALOMJEGYZÉK
SZERZŐ:
Do Thi Huyen Trang: vietnámi hallgató, 2017-ben szerezte a BSc. diplomáját
a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen a környezetmérnöki
szakon, míg ugyanitt 2020. júniusában az MSc fokozatot. 2020. szeptembertől
a Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszéken PhD hallgató. Kutatási
területei: szennyvíztisztítás, membránműveletek, életciklus-elemzés.
Dr. Tóth András József: 2015-ben szerezte a PhD fokozatot a Budapesti
Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen. Azóta a Kémiai és Környezeti
Folyamatmérnöki Tanszéken dolgozik a Környezeti és Folyamatmérnöki Ku-
tatócsoportban (www.envproceng.eu). Kutatási területei: szennyvíztisztítás,
hulladékgazdálkodás, membránműveletek, illetve desztillációs módszerek
fejlesztése.
SZAKMAI - TUDOMÁNYOS ROVAT