Pronalaženje najodrživijeg te ujedno financijski održivog načina ponovne upotrebe morske vode postao je imperativ. Infrastruktura tehnologija desalinizacije bit će ključna za dobrobit stanovništva, uz ekonomski prosperitet, a u nekim slučajevima i društvenu i političku stabilnost.

Trenutačna proizvodnja postrojenja za desalinizaciju na globalnoj razini iznosi više od 90 milijuna kubičnih metara dnevno, a rastuće stanovništvo i njihovi zahtjevi za višim životnim standardom znače da će ta brojka morati eksponencijalno rasti kako bi se zadovoljile sve potrebe i želje. Na Bliskom istoku i u sjevernoj Africi jaz između potražnje za vodom i stvarne opskrbe navodno iznosi oko 42 kubična kilometra godišnje, prema podacima Svjetske banke, a očekuje se da će se povećati pet puta do 2050.

U tijeku je potraga znanstvenika za rješenjem kako bi se pronašlo najisplativije postrojenje za desalinizaciju s niskim udjelom ugljika. Naravno, hitno je potrebna tehnologija za osiguranje opskrbe pitkom vodom na globalnoj razini. Postrojenja za desalinizaciju na solarni pogon, teorija i praksa, razvijaju se od početka 21. Stoljeća, a izazov je i dalje oko dobivanja čvrstih dokaza o održivosti u smislu troškova i razmjera.

Istraživanje je pokazalo kako je MED tehnologija održiva opcija koja uključuje nisku potrošnju energije. Međutim, troškovi proizvodnje vode još uvijek su relativno visoki. Integracija MED-a s niskotemperaturnim (60 °C–95 °C) solarnim kolektorima znači trošak između 2$/m3 i 3,6$/m3; za srednju temperaturu (165 °C–200 °C) iznosi 1,4$/m3–3,1$/m3; i visoke temperature (370 °C–530 °C): 1,8$/m3−2,2$/m3. Općenito, to bi značilo razdoblje povrata ulaganja u infrastrukturu od četiri do 16 godina.

Novi MED pilot velikih razmjera planiran je za otok Tenerife, jedan od Kanarskih otoka koji se nalazi u blizini obale Afrike. REWAISE (Resilient Water Innovation for Smart Economy) je projekt financiran od strane EU koji provodi Sveučilište Cranfield sa Solar Water plc. te uključuje veliki demonstrator toplinske desalinizacije.

Predloženi prototip je solarna kupola od 20 metara. Koncentrirano polje solarne energije paraboličkih koritastih kolektora osigurava toplinsku energiju potrebnu za rad elektrane, oko 4,6 MWth od vrelog kanarskog sunca. Napajanje je integrirano s MED sustavom koji radi na relativno niskoj temperaturi kako bi se izbjegli potencijalni rizici od kamenca i zagađenja tijekom radova, kao i smanjenje ukupne potrošnje energije. Predviđena dnevna proizvodnja svježe vode iz kupole je 216 m3 (samo daje doprinos potrebama za pitkom vodom na otoku u ovoj fazi, ali pokazuje potencijal za povećanje i proširenje broja kupola). U usporedbi sa standardnim postupkom reverzne osmoze koji se koristi za desalinizaciju, dolazi do smanjenja proizvodnje ugljika do 90%.

Nova generacija solarne desalinizacije mogla bi se temeljiti na tehnologiji višestruke destilacije (MED). U MED-u se napojna voda isparava u nekoliko faza pod sniženom temperaturom i tlakom. U prvoj fazi, morska voda se zagrijava i isparava toplinom iz vanjskog izvora. U ovom slučaju bilo solarne, geotermalne ili otpadne topline iz bilo kojeg industrijskog postrojenja. Za preostale stupnjeve, napojna voda se isparava korištenjem latentne topline slatkovodnih para koje teku iz prethodnog stupnja. Na taj se način latentna energija para koristi za isparavanje morske vode, a slatkovodna kondenzacija skuplja se iz svakog stupnja. Ali u posljednjoj fazi, proizvedene pare se kondenziraju dolaznom morskom vodom. U slučaju solarno pokretanih MED jedinica, energija za isparavanje napojne vode u prvom stupnju dobiva se korištenjem solarno-termalne tehnologije kao što je parabolični koritasti kolektor ili vakuumski cijevni kolektor itd.

Tehnologija reverzne osmoze (RO) energetski je učinkovitija i raširenija je od MED tehnologije zbog niske cijene proizvodnje vode, iako su emisije ugljika veće. Također, MED postrojenja na solarni pogon važna su za regije s velikim nedostatkom vode, ali s većom učestalošću sunčeve energije. U slučaju zemalja Zaljeva, gdje morska voda može imati teške karakteristike, kao što su visoka temperatura, ostaci bora, visoki TDS i bromidi te ozbiljne fluktuacije u kvaliteti unosa morske vode, RO tehnologija suočava se s operativnim izazovima. Također, s tehnologijom skladištenja topline koja postaje sve zrelija, izazov upravljanja MED postrojenjima na solarni pogon 24 sata dnevno može se lako riješiti.

Izazov s ovom, ali i svim drugim oblicima tehnologije desalinizacije, je pronalaženje radne ravnoteže između učinkovitog procesa s niskim udjelom ugljika i onog koji je ekonomski održiv za industriju i investitore. Jedan važan način poboljšanja održivosti je brža implementacija sustava desalinizacije koji se pokreću obnovljivom energijom. Na primjer, Maroko putem NOORo projekta s CSP tehnologijom i DEWA koristi fotonaponsku tehnologiju u solarnom parku Mohammed bin Rashid Al Maktoum. Kako se troškovi smanjuju, tempo implementacije neizbježno će se ubrzati. Također, hvatanje i ponovno korištenje otpadne topline dostupne iz industrija i elektrana moglo bi biti alternativa za odgovor na dekarbonizaciju ovog sektora.

Uz uspostavljenu infrastrukturu održive tehnologije desalinizacije, globalni vodoopskrbni sustav imat će mnogo bolju otpornost na ekstremne vremenske prilike i udare. Ali potrebna su velika ulaganja: volja u industriji da podrži inovacije.