Miliony kubíků vody, miliardová technologie a jedna Achillova pata

Pět ze šesti hlavních izraelských odsolovacích zařízení se na přelomu srpna a září dostalo mimo běžný provoz poté, co pobřežní vody zaplnily mikroskopické organismy a prudce vzrostl jejich zákal. Nešlo přitom o klasickou poruchu technologie. Problém vznikl už v moři a následně se přenesl do čerpacích a filtračních systémů. Událost ukazuje mimořádně názorně, jak citlivý může být vodohospodářský systém postavený na reverzní osmóze vůči náhlým změnám kvality surové mořské vody.

Izrael si během posledních dvou desetiletí vybudoval vodohospodářský systém, který patří k nejvýraznějším příkladům rozsáhlého využití odsolování mořské vody. Páteří systému se staly velké pobřežní závody využívající technologii reverzní osmózy. Jenže právě nedávná událost ukázala, že mezi kapacitou samotného zařízení a skutečnou vodní bezpečností existuje podstatný rozdíl. Odsolovací závod může být schopen vyrobit stovky tisíc kubíků vody denně, ovšem pouze tehdy, pokud je schopen bezpečně zpracovat vodu, která do něj přichází.

Pět velkých zařízení, která se během události ocitla mimo plný provoz, tvoří významnou část celkové odsolovací kapacity. Jedná se o závody Aškelon, Ašdod, Palmachim, Sorek A a Sorek B. Jediný Hadera zůstal během první fáze události v nepřetržitém provozu. Samotná Hadera má podle dostupných údajů kapacitu přibližně 145 milionů m³ ročně.

Celá skupina pěti velkých závodů vybudovaných od počátku izraelského programu odsolování představuje kapacitu přibližně 585 milionů m³ ročně. Pro představu jde o množství odpovídající zhruba 1,6 milionu m³ vody denně. Pro srovnání Praha ročně spotřebuje přibližně 120 milionů m³ pitné vody, takže izraelské odsolovací závody dohromady dokážou za rok vyrobit zhruba pětinásobek objemu vody, který za stejnou dobu spotřebuje celá česká metropole.

Podle údajů izraelského vodohospodářského systému se během krize mohl potenciální výpadek pohybovat kolem 85 000 m³ za hodinu. Tedy více než 2 miliony m³ za jediný den. To je objem srovnatelný s přibližně dvaceti dny běžné spotřeby vody v Praze. Země přitom během běžného letního dne spotřebuje přibližně 3,9 milionu m³ vody, včetně zemědělské spotřeby. Zemědělství proto pocítilo omezení dodávek velmi záhy, zatímco zásobování domácností se podařilo udržet.

Limity filtrace v horkém moři

Při reverzní osmóze je mořská voda pod vysokým tlakem vháněna přes semipermeabilní membránu, která propouští molekuly vody, ale zadržuje soli a většinu dalších rozpuštěných látek. K samotné membránové separaci však voda dorazí až po předchozí úpravě, která má odstranit část nečistot a biologického materiálu. Právě tato předúprava představuje důležité místo, kde se kvalita mořské vody přímo střetává s limity technologie. A během mimořádného rozkvětu mikroorganismů se ukázalo, jak rychle může tento vztah přestat fungovat.

Vysoká koncentrace mikroskopických organismů prudce zvýšila zákal vstupní vody a současně zatížila filtrační systém natolik, že zařízení nebylo možné provozovat v běžném režimu. Podle izraelských výzkumníků šlo o mikrořasy, které se do oblasti dostaly pravděpodobně z oblasti delty Nilu a byly následně transportovány podél pobřeží. Výzkumníci zároveň upozorňovali, že šlo o jev mimořádného rozsahu. Edo Bar Zeev z Ben Gurionovy univerzity uvedl, že za dvě desetiletí sledování pobřežních vod podobný jev tohoto rozsahu nezažil.

Pozdější laboratorní analýza identifikovala mezi organismy cyanobakterie (sinice) rodu Synechococcus. To je důležité rozlišení. Označení cyanobakterie může být zavádějící, protože nejde o řasy v botanickém smyslu, ale o fotosyntetické bakterie. Rod Synechococcus je přitom v mořském prostředí běžný. Samotný nález tohoto rodu tedy ještě neznamená, že vodní květ představoval toxickou kontaminaci. Vědci podle dostupných informací stále zjišťují konkrétní druh i okolnosti jeho mimořádného rozmnožení, přičemž potvrzují, že šlo o čistě mechanický a biologický problém spojený s extrémním zákalem. Mnohem složitější je vysvětlit, proč se mikroorganismy právě v tomto období rozmnožily v tak mimořádném rozsahu. Pravděpodobně se zde potkalo několik příznivých podmínek. Významnou roli mohl sehrát transport biologického materiálu z oblasti delty Nilu, k němuž se přidaly vysoké teploty mořské vody a vhodné podmínky pro růst mikroorganismů. Dalším faktorem může být zvýšený přísun živin z pevniny.

Živiny z Pásma Gazy jako akcelerátor růstu

A právě v tomto bodě se do ekologického řetězce dostává také Gaza. V důsledku rozsáhlého poškození kanalizační a čistírenské infrastruktury se do pobřežních vod dostávají velké objemy nedostatečně čištěných odpadních vod. Aktuální odhady hovoří přibližně o 40 000 m³ nečištěných odpadních vod denně, přičemž některé zdroje uvádějí při započtení dalších úniků celkový objem až kolem 55 000 m³ denně. To představuje 40 až 55 milionů litrů vody každý den, která obsahuje organickou hmotu a živiny, především sloučeniny dusíku a fosforu.

Dusík a fosfor jsou přitom pro vodní ekosystémy zásadní. Pokud do pobřežního prostředí přicházejí ve zvýšeném množství, mohou podpořit takzvanou eutrofizaci a rychlé množení některých mikroorganismů. Neznamená to však, že každý přísun odpadních vod automaticky vytvoří rozsáhlý vodní květ. Rozhodující je kombinace koncentrace živin, teploty, světla, proudění a dalších fyzikálních a biologických podmínek.

Z tohoto důvodu je vědecky opatrnější hovořit o možném zesílení jevu než tvrdit, že odpadní vody z Gazy celý vodní květ způsobily. Izraelští vědci podle aktuálních zpráv sami uvádějí, že přesná příčina mimořádného rozmnožení zatím není definitivně určena. Současně existují indicie, že odpadní vody mohly dodgy živiny potřebné k jeho zesílení.

Podobnou hypotézu podporuje i skutečnost, že problémy byly spojovány s organismy přicházejícími od oblasti Nilu, tedy z prostoru, kde následně podél pobřeží pokračuje jejich transport. Izraelský státní kontrolní úřad již dříve upozorňoval, že kvalita surové mořské vody může být pro odsolovací zařízení kritickým faktorem.

Historická data ukazují, že v letech 2007 až 2023 bylo zaznamenáno 14 případů znečištění mořské vody, které vedly k zastavení výroby v odsolovacích zařízeních, přičemž celých 8 z nich souviselo s mikrobiálním znečištěním. Kontrolní zpráva současně upozornila na rizika spojená se znečištěním a zákalem v okolí ústí vodních toků, kde mohou být přítomny odpadní vody a další zdroje kontaminace.

Hrozba trvalého znehodnocení filtrů

Membránový systém navíc není technologie, kterou lze po odstávce jednoduše vypnout a znovu spustit. Pokud biologický materiál výrazně zatíží předúpravu a pronikne až k samotným membránám, dochází k procesu zvanému biofouling. Na jejich povrchu se vytvoří vrstva organických a biologických látek, která zásadně omezuje průtok vody a dramaticky zvyšuje energetickou náročnost celého procesu.

Náprava pak vyžaduje složitý a zdlouhavý řetězec činností od kontroly odběrných systémů přes vyčištění předúpravy až po náročné chemické čištění nebo případnou kompletní výměnu membrán. V krizové situaci proto získávají strategický význam i náhradní komponenty a jejich dostupnost. Izraelské úřady začaly v reakci na událost vytvářet zásoby potřebného vybavení s ohledem na možnost, že biologické znečištění potrvá delší dobu.

Ještě neobvyklejší reakcí byl pokus zasáhnout proti samotnému biologickému jevu přímo v moři. Izraelské úřady schválily aplikaci algicidních látek u pobřeží Aškelonu, přičemž podle dostupných informací šlo mimo jiné o látky na bázi sloučenin mědi. Současně byl kvůli možným ekologickým dopadům zásahu plně omezen rybolov v dotčené oblasti. Tento postup dobře ilustruje, do jak obtížné situace se vodohospodáři dostali. Zatímco biologický materiál uvnitř technologického systému lze odstranit řízenými postupy, likvidace vodního květu přímo v moři znamená drasticky zasáhnout do ekosystému, který je jeho přirozeným prostředím.

Použití algicidů proto představuje řešení s vlastním vysokým rizikem. Látka určená k potlačení konkrétní skupiny organismů může zasáhnout také další části potravního řetězce a trvale změnit chemické podmínky v místě aplikace. U sloučenin mědi je navíc nutné přísně sledovat jejich koncentraci ve vodním sloupci i následné nebezpečné ukládání v sedimentech a akumulaci v mořských organismech. Krátkodobě může podobný zásah pomoci zabránit delší odstávce kritické vodárenské infrastruktury, zároveň však vytváří naléhavou potřebu dlouhodobě sledovat jeho ekologické následky.

Izraelská zkušenost nám ukazuje, že bezpečný vodohospodářský systém musí mít nejen dostatečnou výrobní kapacitu, ale také rezervu pro případ, kdy se náhle změní vlastnosti suroviny a jak je důležitá diverzifikace. V tomto případě není surovinou ropa ani zemní plyn, ale mořská voda. A její kvalitu nelze plně kontrolovat. Izraelský případ tak představuje pozoruhodnou lekci pro celý svět, protože odsolování může být jedním z nejdůležitějších nástrojů z pohledu adaptace na změnu klimatu a tedy na nedostatek vody.

Zdroj: Ilustrativní obrázek pro vás vytvořil ChatGPT. Pokud jste v tom nepoznali ruku umělé inteligence, vězte, že žádný robot při tvorbě neutrpěl žádnou újmu