Að breyta sorpun úrgangs í gagnlegar auðlindir

Ferli sem þróað var við MIT gæti breytt einbeittum saltvatni í gagnleg efni og gert afsöltun skilvirkari.

David L. Chandler|MIT fréttaskrifstofan

PRESSFyrirspurnir

Myndatexti:

Afsöltunarstöðvar við ströndina sem þessi losa venjulega mikið magn af þéttu saltvatni aftur í sjóinn. MIT vísindamenn hafa sýnt að í staðinn gæti mikið af þessum úrgangi orðið að gagnlegum efnum.

Myndatexti:

Myndskreyting sýnir möguleika fyrirhugaðs ferils. Saltvatn, sem hægt er að fá úr úrgangsstreymi afsöltunarstöðva með öfugri osmósu (RO), eða frá iðnaðarverksmiðjum eða saltvinnslu, getur gefið gagnleg efni eins og natríumhýdroxíð (NaOH) eða saltsýru (HCl).

Einingar:

Myndskírteini með tilliti til rannsakendanna

Fyrri mynd Næsta mynd

Örvaxandi afsöltunariðnaður framleiðir vatn til drykkjar og til landbúnaðar í þurrum strandsvæðum heimsins. En það skilur eftir sig sem úrgangsefni mikið af mjög þéttum saltvatni, sem venjulega er fargað með því að henda því aftur í sjóinn, ferli sem krefst dýrs dælukerfa og því verður að stjórna varlega til að koma í veg fyrir skemmdir á lífríki sjávar. Nú segjast verkfræðingar hjá MIT hafa fundið betri leið.

Í nýrri rannsókn sýna þeir að með nokkuð einföldu ferli er hægt að breyta úrgangsefninu í gagnleg efni - þar á meðal þau sem geta gert afsöltunarferlið sjálft skilvirkara.

Aðferðin er meðal annars hægt að framleiða natríumhýdroxíð. Annars þekkt sem kaustískt gos, er hægt að nota natríumhýdroxíð til að formeðhöndla sjó sem fer í afsöltunarstöðina. Þetta breytir sýrustigi vatnsins, sem hjálpar til við að koma í veg fyrir að himnurnar séu notaðar til að sía saltvatnið út - aðal orsök truflana og bilana í dæmigerðum afsöltunarstöðvum fyrir andstæða osmósu.

Hugtakinu er lýst í dag í tímaritinuNáttúrusprautunog í tveimur öðrum greinum eftir MIT rannsóknarfræðinginn Amit Kumar, prófessor í vélaverkfræði John. H. Lienhard V, og nokkrir aðrir. Lienhard er Jameel prófessor í vatni og matvælum og forstöðumaður Abdul Latif Jameel vatns- og matkerfisrannsóknarstofu.

„Afsöltunariðnaðurinn sjálfur notar töluvert af því,“ segir Kumar um natríumhýdroxíð. „Þeir kaupa það og eyða peningum í það. Þannig að ef þú nærð því á staðnum í verksmiðjunni gæti það verið mikill kostur. “ Magnið sem þarf í plöntunum sjálfum er miklu minna en heildin sem hægt væri að framleiða úr saltvatninu, svo það er einnig möguleiki að það sé seljanleg vara.

Natríumhýdroxíð er ekki eina afurðin sem hægt er að búa til úr saltvatnsúrganginum: Annað mikilvægt efni sem notað er af afsöltunarstöðvum og mörgum öðrum iðnaðarferlum er saltsýra, sem einnig er auðveldlega hægt að búa til á staðnum úr úrgangsvatninu með því að nota þekktar efnavinnsluaðferðir. Efnið má nota til að hreinsa hluta afsöltunarstöðvarinnar en er einnig mikið notað í efnaframleiðslu og sem uppspretta vetnis.

Eins og er framleiðir heimurinn meira en 100 milljarða lítra (um 27 milljarða lítra) á dag af vatni frá afsöltun, sem skilur eftir svipað magn af þéttri saltvatni. Margt af því er dælt aftur út á sjó og gildandi reglur krefjast dýrra útfallskerfa til að tryggja fullnægjandi þynningu söltanna. Umbreyting saltvatns getur því verið bæði efnahagslega og vistfræðilega gagnleg, sérstaklega þar sem afsöltun heldur áfram að vaxa hratt um allan heim. „Umhverfislega örugg losun saltvatns er viðráðanleg með núverandi tækni, en það er miklu betra að endurheimta auðlindir úr saltvatninu og draga úr magni saltvatns sem losað er,“ segir Lienhard.

Aðferðin við að umbreyta saltvatni í gagnlegar afurðir notar vel þekkt og stöðluð efnaferli, þar með talið upphafs nanósíun til að fjarlægja óæskileg efnasambönd, fylgt eftir með einu eða fleiri rafgreiningarstigum til að framleiða viðeigandi lokaafurð. Þó að ferlin sem mælt er með séu ekki ný, hafa vísindamennirnir greint möguleika á framleiðslu gagnlegra efna úr saltvatni og lagt til sérstaka samsetningu afurða og efnaferla sem hægt væri að breyta í atvinnurekstur til að auka hagkvæmni afsöltunarferlisins, á meðan að draga úr umhverfisáhrifum þess.

„Þetta mjög þétta saltvatn verður að meðhöndla vandlega til að vernda líf í hafinu, og það er auðlindasóun, og það kostar orku að dæla því aftur út á sjó,“ svo að það er gagnleg vara að vinna, Kumar segir. Og natríumhýdroxíð er svo alls staðar nálægur efnafræðingur að „sérhver rannsóknarstofa á MIT hefur nokkur,“ segir hann og því ætti það ekki að vera erfitt að finna markaði fyrir það.

Vísindamennirnir hafa rætt hugmyndina við fyrirtæki sem gætu haft áhuga á næsta skrefi við að byggja frumgerð verksmiðju til að hjálpa til við að vinna úr raunverulegum hagfræði ferlisins. „Ein stór áskorun er kostnaður - bæði rafmagnskostnaður og búnaðarkostnaður,“ á þessu stigi, segir Kumar.

Liðið heldur áfram að skoða möguleika á að vinna önnur efni með lægri styrk úr saltvatnsstraumnum, segir hann, þar á meðal ýmsir málmar og önnur efni, sem gætu gert saltvatnsvinnsluna að enn hagkvæmara fyrirtæki.

„Einn þáttur sem minnst var á ... og hljómaði mjög við mig var tillagan um slíka tækni til að styðja við„ staðbundnari “eða„ dreifðari “framleiðslu á þessum efnum við notkunartímann,“ segir Jurg Keller, prófessor í vatnsbúskap. við háskólann í Queensland í Ástralíu, sem tók ekki þátt í þessari vinnu. „Þetta gæti haft mikla orku- og kostnaðarávinning, þar sem styrkur og flutningur þessara efna bætir oft meiri kostnað og jafnvel meiri orkuþörf en raunveruleg framleiðsla á þessum við styrk sem venjulega er notaður.“

Í rannsóknarteyminu voru einnig MIT post-doktorinn Katherine Phillips og grunnskólinn Janny Cai og Uwe Schroder við Háskólann í Braunschweig í Þýskalandi. Verkið var stutt af Cadagua, dótturfyrirtæki Ferrovial, í gegnum MIT Energy Initiative.