Η διαδικασία που αναπτύχθηκε στο MIT θα μπορούσε να μετατρέψει τη συμπυκνωμένη άλμη σε χρήσιμες χημικές ουσίες, καθιστώντας την αφαλάτωση πιο αποτελεσματική.
Ντέιβιντ Λ. Τσάντλερ | Γραφείο Ειδήσεων MIT
ΕΡΕΥΝΑ ΤΥΠΟΥ
Λεζάντα:
Παραθαλάσσιες μονάδες αφαλάτωσης όπως αυτή συνήθως απορρίπτουν μεγάλους όγκους συμπυκνωμένης άλμης πίσω στη θάλασσα. Οι ερευνητές του MIT έχουν δείξει ότι αντ 'αυτού, πολλά από αυτά τα απόβλητα θα μπορούσαν να μετατραπούν σε χρήσιμες χημικές ουσίες.
Λεζάντα:
Η εικόνα απεικονίζει τις δυνατότητες της προτεινόμενης διαδικασίας. Η άλμη, η οποία θα μπορούσε να ληφθεί από τη ροή αποβλήτων των μονάδων αφαλάτωσης αντίστροφης όσμωσης (RO), ή από βιομηχανικές εγκαταστάσεις ή εργασίες εξόρυξης αλατιού, μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία για την παραγωγή χρήσιμων χημικών ουσιών όπως το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) ή το υδροχλωρικό οξύ (HCl).
Πιστώσεις:
Εικονογράφηση ευγενική προσφορά των ερευνητών
Προηγούμενη εικόνα Επόμενη εικόνα
Η ταχέως αναπτυσσόμενη βιομηχανία αφαλάτωσης παράγει νερό για κατανάλωση και για γεωργία στις άνυδρη παράκτιες περιοχές του κόσμου. Αλλά αφήνει πίσω του ως απόβλητο πολύ συμπυκνωμένη άλμη, η οποία συνήθως απορρίπτεται με την απόρριψή της πίσω στη θάλασσα, μια διαδικασία που απαιτεί δαπανηρά συστήματα άντλησης και η οποία πρέπει να αντιμετωπιστεί προσεκτικά για την πρόληψη ζημιών στα θαλάσσια οικοσυστήματα. Τώρα, οι μηχανικοί στο ΜΙΤ λένε ότι έχουν βρει έναν καλύτερο τρόπο.
Σε μια νέα μελέτη, δείχνουν ότι μέσω μιας αρκετά απλής διαδικασίας τα απόβλητα μπορούν να μετατραπούν σε χρήσιμες χημικές ουσίες — συμπεριλαμβανομένων εκείνων που μπορούν να καταστήσουν την ίδια τη διαδικασία αφαλάτωσης πιο αποτελεσματική.
Η προσέγγιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή υδροξειδίου του νατρίου, μεταξύ άλλων προϊόντων. Αλλιώς γνωστή ως καυστική σόδα, το υδροξείδιο του νατρίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προεπεξεργασία του θαλασσινού νερού που πηγαίνει στο εργοστάσιο αφαλάτωσης. Αυτό αλλάζει την οξύτητα του νερού, η οποία βοηθά στην πρόληψη της ρύπανσης των μεμβρανών που χρησιμοποιούνται για το φιλτράρισμα του αλμυρού νερού - μια σημαντική αιτία διακοπών και αποτυχιών σε τυπικά φυτά αφαλάτωσης αντίστροφης όσμωσης.
Η έννοια περιγράφεται σήμερα στο περιοδικόΚαταλυτίαση της Φύσηςκαι σε δύο άλλες εργασίες από τον ερευνητή του ΜΙΤ Αμίτ Κουμάρ, καθηγητή μηχανολογίας Τζον. H. Λίενχαρντ V, και αρκετοί άλλοι. Ο Λίενχαρντ είναι ο Καθηγητής Νερού και Τροφίμων του Τζαμέλ και διευθυντής του Εργαστηρίου Υδάτων και Συστημάτων Τροφίμων Αμπντούλ Λατίφ Τζαμίλ.
"Η ίδια η βιομηχανία αφαλάτωσης χρησιμοποιεί αρκετά από αυτά", λέει ο Kumar για το υδροξείδιο του νατρίου. "Το αγοράζουν, ξοδεύουν χρήματα γι' αυτό. Έτσι, αν μπορείτε να το κάνετε επί τόπου στο εργοστάσιο, αυτό θα μπορούσε να είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα." Η ποσότητα που απαιτείται στα ίδια τα φυτά είναι πολύ μικρότερη από το σύνολο που θα μπορούσε να παραχθεί από την άλμη, επομένως υπάρχει επίσης δυνατότητα να είναι εμπορεύσιμο προϊόν.
Το υδροξείδιο του νατρίου δεν είναι το μόνο προϊόν που μπορεί να κατασκευαστεί από την άλμη αποβλήτων: Μια άλλη σημαντική χημική ουσία που χρησιμοποιείται από μονάδες αφαλάτωσης και πολλές άλλες βιομηχανικές διεργασίες είναι το υδροχλωρικό οξύ, το οποίο μπορεί επίσης εύκολα να κατασκευαστεί επί τόπου από την άλμη αποβλήτων χρησιμοποιώντας καθιερωμένες μεθόδους χημικής επεξεργασίας. Η χημική ουσία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό τμημάτων της μονάδας αφαλάτωσης, αλλά χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στη χημική παραγωγή και ως πηγή υδρογόνου.
Επί του παρόντος, ο κόσμος παράγει περισσότερα από 100 δισεκατομμύρια λίτρα (περίπου 27 δισεκατομμύρια γαλόνια) την ημέρα νερού από αφαλάτωση, γεγονός που αφήνει παρόμοιο όγκο συμπυκνωμένης άλμης. Πολλά από αυτά αντλούνται πίσω στη θάλασσα και οι ισχύοντες κανονισμοί απαιτούν δαπανηρά συστήματα εκρήξεων για να εξασφαλίσουν επαρκή αραίωση των αλάτων. Η μετατροπή της άλμης μπορεί έτσι να είναι τόσο οικονομικά όσο και οικολογικά επωφελής, ειδικά καθώς η αφαλάτωση συνεχίζει να αναπτύσσεται ραγδαία σε όλο τον κόσμο. "Η περιβαλλοντικά ασφαλής απόρριψη άλμης είναι διαχειρίσιμη με την τρέχουσα τεχνολογία, αλλά είναι πολύ καλύτερο να ανακτήσουμε πόρους από την άλμη και να μειώσουμε την ποσότητα άλμης που απελευθερώνεται", λέει ο Lienhard.
Η μέθοδος μετατροπής της άλμης σε χρήσιμα προϊόντα χρησιμοποιεί γνωστές και τυποποιημένες χημικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της αρχικής νανοδιήθησης για την απομάκρυνση ανεπιθύμητων ενώσεων, ακολουθούμενη από ένα ή περισσότερα στάδια ηλεκτροδιάλυσης για την παραγωγή του επιθυμητού τελικού προϊόντος. Ενώ οι διαδικασίες που προτείνονται δεν είναι νέες, οι ερευνητές ανέλυσαν τις δυνατότητες παραγωγής χρήσιμων χημικών ουσιών από άλμη και πρότειναν έναν συγκεκριμένο συνδυασμό προϊόντων και χημικών διεργασιών που θα μπορούσαν να μετατραπούν σε εμπορικές δραστηριότητες για την ενίσχυση της οικονομικής βιωσιμότητας της διαδικασίας αφαλάτωσης, μειώνοντας παράλληλα τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της.
"Αυτή η πολύ συγκεντρωμένη άλμη πρέπει να αντιμετωπιστεί προσεκτικά για να προστατεύσει τη ζωή στον ωκεανό, και είναι σπατάλη πόρων, και κοστίζει ενέργεια για να την αντλήσει πίσω στη θάλασσα", έτσι μετατρέποντας την σε ένα χρήσιμο αγαθό είναι επωφελές για όλους, λέει ο Κουμάρ. Και το υδροξείδιο του νατρίου είναι μια τόσο πανταχού παρούσα χημική ουσία που "κάθε εργαστήριο στο MIT έχει κάποια", λέει, οπότε η εύρεση αγορών για αυτό δεν θα πρέπει να είναι δύσκολη.
Οι ερευνητές συζήτησαν την ιδέα με εταιρείες που μπορεί να ενδιαφέρονται για το επόμενο βήμα της κατασκευής ενός πρωτότυπου εργοστασίου για να βοηθήσουν στην επεξεργασία των πραγματικών οικονομικών της διαδικασίας. "Μια μεγάλη πρόκληση είναι το κόστος — τόσο το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας όσο και το κόστος του εξοπλισμού", σε αυτό το στάδιο, λέει ο Κουμάρ.
Η ομάδα συνεχίζει επίσης να εξετάζει τη δυνατότητα εξαγωγής άλλων υλικών χαμηλότερης συγκέντρωσης από το ρεύμα άλμης, αναφέρει, συμπεριλαμβανομένων διαφόρων μετάλλων και άλλων χημικών ουσιών, γεγονός που θα μπορούσε να καταστήσει την επεξεργασία άλμης ακόμα πιο οικονομικά βιώσιμη επιχείρηση.
"Μια πτυχή που αναφέρθηκε... και αντήχησε έντονα μαζί μου ήταν η πρόταση για τέτοιες τεχνολογίες για την υποστήριξη πιο «τοπικής» ή «αποκεντρωμένης» παραγωγής αυτών των χημικών ουσιών στο σημείο χρήσης», λέει ο Jurg Keller, καθηγητής διαχείρισης υδάτων στο Πανεπιστήμιο του Queensland στην Αυστραλία, ο οποίος δεν συμμετείχε σε αυτό το έργο. "Αυτό θα μπορούσε να έχει κάποια σημαντικά οφέλη από την ενέργεια και το κόστος, καθώς η αύξηση και η μεταφορά αυτών των χημικών ουσιών προσθέτει συχνά περισσότερο κόστος και ακόμα μεγαλύτερη ζήτηση ενέργειας από την πραγματική παραγωγή αυτών στις συγκεντρώσεις που χρησιμοποιούνται συνήθως".
Η ερευνητική ομάδα περιελάμβανε επίσης τη μεταδιδακτολογημένη Κάθριν Φίλιπς του MIT και την προπτυχιακή Janny Cai, και τον Uwe Schroder στο Πανεπιστήμιο του Braunschweig, στη Γερμανία. Το έργο υποστηρίχθηκε από την Cadagua, θυγατρική της Ferrovial, μέσω της Ενεργειακής Πρωτοβουλίας του MIT.