ARTYKUŁ: Jak racjonalniej wykorzystać wody termalne?

Unikalną instalację badawczą, która pozwala uzdatniać wody geotermalne, a z drugiej strony zwiększać ich wartość leczniczą, opracował i uruchomił Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN z Krakowa (IGSMiE PAN). O projekcie opowiedział PAP jego kierownik dr Wiesław Bujakowski.

Wraz z dr inż. Barbarą Tomaszewską, która była głównym wykonawcą projektu, uczeni postanowili zoptymalizować funkcjonowanie zakładu, który eksploatuje wody termalne. Otrzymali na ten cel około 1,5 miliona złotych z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

Zbudowana przez interdyscyplinarny zespół aparatura umożliwiła przeprowadzenie badań na różnych typach wód. Wody te poddano procesowi uzdatniania i uzyskano wody słodkie. Na wyjściu z systemu pojawia się koncentrat, a więc zatężona woda termalna – o znacznie większej mineralizacji niż naturalna woda złożowa.

Uczeni próbują obecnie znaleźć zastosowanie tego stężonego koncentratu solankowego do celów balneologicznych, ponieważ ten kierunek wykorzystania wód termalnych może mieć w niedalekiej przyszłości duże znaczenie w naszym kraju.

Choć aparatura jest mobilna i można ją w prosty sposób przewieźć na odpowiednich platformach do obiektów, które eksploatują wody, to transport, montaż i logistyka przenosin kontenera jest dość skomplikowana jak na cele niekomercyjne. Dlatego badacze postanowili dostarczać na swój teren wodę z Uniejowa i z Rabki.

„Zainstalowaliśmy aparaturę w naszym Laboratorium Geotermalnym na Podhalu przy obiektach PEC Geotermia Podhalańskiej S.A. i tu były prowadzone główne badania na wodach geotermalnych pochodzących z utworów Niecki Podhalańskiej. W efekcie uzyskaliśmy czystą wodę, tzw. permeat i koncentrat” – mówi dr Bujakowski.

Opracowana przez jego zespół instalacja jest typowo badawcza. Może przyjmować około 1 metra sześc. na godzinę. W porównaniu z przedsięwzięciem i wydajnościami złoża, jakimi dysponuje Geotermia Podhalańska, są to bardzo małe ilości. Gdyby jednak instalacja została rozbudowana np. do wielkości 100 m sześc. na godzinę (co stanowi ok. 1/5 potencjalnych zasobów eksploatacyjnych Geotermii Podhalańskiej) i pracowała 24 godziny na dobę, to mogłaby zaopatrzyć w wodę pitną ponad dziesięciotysięczne miasto.

„Oczywiście jest kwestia kosztów pozyskania takiej wody i takiego przedsięwzięcia. Technologie światowe idą jednak wciąż do przodu. Technologie membranowe wkraczają do naszych domów, bardzo wiele budynków prywatnych posiada instalacje odwróconej osmozy, które nie są zbyt kosztowne, a jednocześnie zabezpieczają dom przed wieloma szkodliwymi składnikami i niekorzystnym wytrącaniem węglanów np. w domowym sprzęcie AGD” – tłumaczy dr Bujakowski.

Jak wyjaśnia, jedną z metod membranowych jest odwrócona osmoza. Polega ona na procesie separacji substancji na poziomie jonów jednowartościowych, w którym woda zasolona przechodzi przez membranę dzięki zastosowaniu ciśnienia przewyższającego ciśnienie osmotyczne wody morskiej. Membrana jest przepuszczalna dla wody, natomiast nie przepuszcza rozpuszczonych soli. W ten sposób otrzymuje się dwie frakcje: czystą wodę, tzw. permeat i roztwór stężonej soli, tzw. retentat lub koncentrat. Technologie takie wykorzystywane są m.in. na statkach, gdzie przetwarzają wodę morską na wodę pitną. Są one powszechnie znane, tylko nie znalazły zastosowań dla wód geotermalnych.

Dla potrzeb projektu konieczne było dostosowanie istniejących technologii i procesów do warunków i parametrów w konkretnych systemach geotermalnych. W skład wykonanego stanowiska badawczego weszły: filtr odżelaziający, moduł ultrafiltracji, dwa stopnie odwróconej osmozy pracujące w układzie szeregowym oraz zbiorniki na permeat i koncentrat. Permeat kierowany jest na filtr mineralizujący oraz sterylizator UV. Taka konfiguracja poszczególnych elementów stanowiska umożliwia separację składników specyficznych dla wód termalnych, pozyskanie wody pitnej o odpowiedniej mineralizacji oraz retentatu zawierającego skoncentrowane ilości leczniczych składników mineralnych.

Na razie aparatura laboratoryjna nie ma charakteru przemysłowego. Do jej wdrożenia potrzebny jest partner komercyjny. Instytut prowadzi rozmowy z zakładami, które eksploatują wody termalne do celów rekreacyjnych i zamierzają uruchomić dodatkową usługę – zabiegi balneologiczne. Dzięki zatężaniu posiadanej wody ewentualni partnerzy instytutu otrzymaliby koncentrat dla celów leczniczych.

„Firmy, które eksploatują wody termalne, są przede wszystkim zainteresowane poszerzeniem swoich usług. Jeżeli przy okazji uzyskają produkt w postaci czystej wody, który dodatkowo mogą zaoferować, to tylko by wzmacniało atrakcyjność naszej propozycji. Przedsiębiorca, który posiada baseny, kąpieliska, sam może owe czyste wody wykorzystać także do swoich procesów technologicznych. Wierzymy, że przejdziemy z etapu badań laboratoryjnych na etap projektów technicznych i studiów wykonalności, a w efekcie końcowym do wdrożenia rozwiązania” – deklaruje dr Bujakowski.

Powstał już wniosek o sfinansowanie takiego projektu w ramach Programu Badań Stosowanych. Partnerami komercyjnymi IGSMiE PAN w tym projekcie są 3 zakłady geotermalne: podhalański, mszczonowski i uniejowski.

Projekt „Kompleksowe wykorzystanie wód termalnych w kontekście poprawy bilansu wodnego i ograniczania lub likwidacji ilości zatłaczanych wód do górotworu” rozpoczął się w 2008, a zakończył w 2012 roku. Był realizowany przez zespół złożony z 12 osób z macierzystego instytutu oraz 5 specjalistów zewnętrznych a także kilku pracowników inżynieryjno-technicznych. Interdyscyplinarny zakres badawczy wymagał zaangażowania specjalistów z różnych dziedzin i jednostek m.in. z Akademii Górniczo-Hutniczej i Politechniki Śląskiej oraz z firmy Veolia.

Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN specjalizuje się w rozpoznaniu i wykorzystaniu energii i wód termalnych. To tu zaprojektowano i uruchomiono w 1993 roku pierwszą w Polsce instalację geotermalną na Podhalu. Badacze uczestniczyli w uruchamianiu innych systemów geotermalnych, m.in. w Mszczonowie, Pyrzycach i Uniejowie.

 

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Olszewska