Ce este poluarea termică?

Poluarea termică este o schimbare rapidă a temperaturii într-un corp de apă natural. Această poluare este cel mai adesea cauzată de descărcarea de apă încălzită de la o instalație industrială sau de la o altă activitate umană. Poluarea termică poate duce la perturbări ale sistemelor naturale și la stres, boli sau chiar moartea organismelor afectate.

Cauzele poluării termice

Fenomene naturale precum incendiile de vegetație, vulcanii și gurile termale subacvatice pot provoca poluare termică. Cu toate acestea, este mai des rezultatul unui proces sau al unei instalații industriale care folosește cantități mari de apă dintr-o sursă naturală și descarcă apă uzată încălzită.

Centrale electrice și instalații industriale

Centralele electrice termoelectrice alimentate cu cărbune, gaze naturale, energie nucleară sau biomasă și alte produse reziduale constituie cauze semnificative ale poluării termice. Centralele electrice sunt de obicei construite lângă un râu, un lac sau un ocean, care oferă o alimentare constantă cu apă. Aceasta este transformată în abur care acționează turbinele pentru a genera electricitate. Apa este, de asemenea, utilizată pentru răcirea mașinilor, care se încing foarte mult. Apa absoarbe căldura, iar cea care nu se evaporă este de obicei descărcată înapoi la sursa sa. 

Pe lângă centralele electrice, alte instalații industriale – cum ar fi rafinăriile de petrol, fabricile de celuloză și hârtie, uzinele chimice și oțelăriile – contribuie la poluarea termică. Și acestea folosesc apă pentru răcirea mașinilor și descarcă apă la temperaturi ridicate. 

Acest proces de aspirare a apei dintr-un lac, ocean sau râu în scopuri industriale și apoi de descărcare a apei încălzite înapoi la sursa sa se numește răcire cu circuit deschis. Se știe de mult timp că afectează negativ mediile acvatice și marine. Din cauza răcirii cu circuit deschis, peștii și larvele care rămân prinse de grilajele de admisie sunt ucise, iar habitatele sunt modificate din cauza descărcării de apă mai caldă și adesea poluată.  

Instalații de desalinizare

Instalațiile de desalinizare utilizează, de asemenea, răcirea cu circuit deschis. Mai mult de jumătate din apa de mare utilizată la desalinizare este descărcată înapoi în ocean sub formă de apă uzată, adesea la o temperatură ridicată.

În unele părți ale lumii, instalațiile de desalinizare sunt grupate, deversând cantități masive de apă uzată încălzită și sărată în regiunile de coastă puțin adânci. Acest lucru poate crește semnificativ temperatura și salinitatea apei de mare.

Apa uzată, eroziunea și despădurirea

Nu toată apa uzată este tratată înainte de a fi eliberată în corpurile de apă. Canalizarea netratată, apa pluvială urbană și scurgerile agricole pot crea poluare termică în sursele de apă din apropiere, deoarece scurgerile sunt adesea mai calde decât pâraiele, lacurile sau oceanele în care se varsă.

Modificările utilizării terenurilor de către om provoacă, de asemenea, poluare termică. Despădurirea pentru recoltarea lemnului sau defrișarea terenurilor pentru culturi și pășunatul animalelor provoacă eroziune de-a lungul râurilor și pâraielor, ceea ce duce la albii mai late și mai puțin adânci, mai predispuse la încălzire. În plus, îndepărtarea copacilor și a vegetației de pe malurile lacurilor și râurilor creează o expunere mai mare la soare, provocând încălzirea apei.

Impacturile poluării termice

Atunci când căldura se deplasează rapid într-o sursă de apă, generează efecte directe și indirecte asupra mediului. Organismele acvatice pot fi extrem de sensibile chiar și la mici schimbări ale temperaturii apei. Unele sunt incapabile să se adapteze, suferind stres, boli și chiar moarte. Când populațiile de pești și alte organisme scad, aceasta poate provoca efecte în lanț în întregul ecosistem. 

Poluarea termică modifică, de asemenea, nivelul de oxigen. Introducerea apei mai calde determină scăderea nivelului de oxigen, afectând viața acvatică. Apa mai caldă încurajează creșterea algelor, care absorb lumina soarelui și provoacă o încălzire suplimentară. Aceste efecte sunt adesea intensificate dacă apa descărcată conține mulți nutrienți, așa cum este cazul scurgerilor agricole și al canalizării netratate. Temperaturile mai ridicate pot crește vulnerabilitatea organismelor acvatice la substanțele chimice prezente în aceste ape uzate, cum ar fi amoniacul, metalele grele și pesticidele. Împreună, poluarea termică și aportul de nutrienți pot provoca „zone moarte” hipoxice, cu niveluri foarte scăzute de oxigen. 

Exemple de poluare termică

Într-o analiză globală din 2016 a poluării termice în râuri, râul Mississippi s-a clasat pe primul loc. Șaizeci și doi la sută din emisiile de căldură ale râului au provenit de la centrale electrice pe bază de cărbune, iar 28% de la generarea de energie nucleară. Alte surse de poluare termică au inclus scurgerile agricole și apa uzată. Râul Rin din Europa a suferit, de asemenea, impacturi semnificative din cauza emisiilor centralelor electrice, cel mai notabil de la centralele nucleare.

Țările cu deficit de apă, în special din Orientul Mijlociu, s-au orientat către desalinizare ca mijloc de consolidare a securității apei în fața secetei și a schimbărilor climatice. Un studiu din 2020 al instalațiilor de desalinizare din Ashkelon și Hadera de-a lungul coastei mediteraneene a Israelului a constatat că amestecarea apei de răcire pentru diluarea apei uzate sărate a creat un curent încălzit cu 25% mai cald decât temperatura naturală a apei de mare, punând presiune asupra organismelor bentonice locale de lângă fundul mării.

La ultima centrală nucleară funcțională din California, Diablo Canyon, lângă San Luis Obispo, opozanții au ridicat de mult timp preocupări cu privire la impactul asupra ecosistemului al centralei care descarcă milioane de galoane de apă de mare încălzită înapoi în ocean în fiecare zi. În 2021, PG&E, compania de utilități care deține Diablo Canyon, a ajuns la un acord de soluționare de 5,9 milioane de dolari cu statul pentru încălcarea permiselor menite să limiteze poluarea termică.

Combaterea poluării termice

Poluarea termică este o preocupare din ce în ce mai mare, mai ales că schimbările climatice exacerbează creșterile temperaturii apei provenite de la centrale electrice, industrie, agricultură și alte surse umane. Începând cu 2013, aproximativ o treime din totalul generării de energie în SUA provenea de la centrale electrice care utilizau răcirea cu circuit deschis. Acest lucru este tipic pentru instalațiile de producție de energie mai vechi.

Un studiu din 2016 a constatat că jumătate din emisiile globale de căldură în apa dulce provin de la centrale nucleare și pe cărbune construite în anii 1970 și 1980. Unele centrale electrice mai vechi care utilizează răcirea cu circuit deschis sunt închise pe măsură ce echipamentele îmbătrânite și restricțiile crescânde privind poluarea aerului și a apei, consumul de apă și descărcările termice scad rentabilitatea și cresc responsabilitatea. 

În SUA, poluarea termică este reglementată de legea federală Clean Water Act, care impune statelor să stabilească limite pentru descărcările termice de la centralele electrice pentru a proteja organismele și fauna acvatică. Centralele electrice trebuie să îndeplinească standardele de temperatură de descărcare pentru a se califica pentru permise sau, alternativ, să dovedească faptul că temperatura de descărcare nu are efecte adverse asupra mediului. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă întotdeauna în practică.

Există acum o schimbare de direcție față de răcirea cu circuit deschis – nu numai din cauza poluării termice, ci și din cauza presiunii generale pe care procesele cu consum intensiv de apă o exercită asupra vieții acvatice și marine, precum și asupra resurselor de apă din ce în ce mai rare. În 2010, California a adoptat o reglementare pentru eliminarea treptată a răcirii cu circuit deschis la centralele electrice de coastă care utilizează apă oceanică. 

Tehnologiile existente și emergente oferă alte mijloace de combatere a poluării termice de la centralele electrice și alte surse industriale. Acestea includ reducerea cantității de apă eliberată de astfel de instalații și captarea apei uzate încălzite în alte scopuri, cum ar fi desalinizarea, pentru a reduce descărcările.