Spreminjanje odpadkov iz dezalinacije v uporabno sredstvo

Proces, razvit na MIT, bi lahko zgoščeno slanico spremenil v koristne kemikalije, zaradi česar bi bila dezalinacija učinkovitejša.

David L. Chandler | Urad za novice MIT

NOVINARSKE POIZVEDBE

Napis:

Rastline za razodelovanje ob morju, kot je ta, običajno izpustijo velike količine koncentrirane slanice nazaj v morje. Raziskovalci MIT so pokazali, da bi se lahko namesto tega veliko teh odpadkov spremenilo v koristne kemikalije.

Napis:

Ilustracija prikazuje potencial predlaganega procesa. Slanica, ki bi se lahko pridobila iz toka odpadkov obratov za desalinacijo obratov za obrnjeno osmozo (RO) ali iz industrijskih obratov ali postopkov pridobivanja soli, se lahko predela, da se pridobijo koristne kemikalije, kot so natrijev hidroksid (NaOH) ali klorovodikova kislina (HCl).

Kreditov:

Ilustracija vljudnost raziskovalcev

Prejšnja slika Naslednja slika

Hitro rastoča industrija desalinacije proizvaja vodo za pitje in kmetijstvo v svetovnih obalnih regijah. Vendar za seboj pušča kot odvržen proizvod veliko visoko koncentrirane slanice, ki jo običajno odvržemo tako, da jo odvržemo nazaj v morje, proces, ki zahteva drago črpanje sistemov in ki ga je treba skrbno upravljati, da se preprečijo poškodbe morskih ekosistemov. Inženirji na MIT-u pravijo, da so našli boljši način.

V novi študiji kažejo, da se lahko z dokaj preprostim procesom oddajni material pretvori v uporabne kemikalije – vključno s tistimi, ki lahko sami postopek desalinacije naredijo učinkovitejšim.

Pristop se lahko uporablja za proizvodnjo natrijevega hidroksida, med drugimi proizvodi. Sicer znan kot kavstični soda, natrijev hidroksid se lahko uporablja za prednaganje morske vode, ki gre v napravo za desalinacijo. S tem se spremeni kislost vode, ki pomaga preprečiti umazanijo membran, ki se uporabljajo za filtriranje slane vode – glavni vzrok za prekinitve in okvare v tipičnih obratih za desalinacijo obrnjene osmoze.

Koncept je opisan danes v revijiKataliza naravein v dveh drugih dokumentih raziskovalnega znanstvenika MIT Amita Kumarja, profesorja strojnega inženiringa Johna. H. Lienhard V, in še nekaj drugih. Lienhard je jameel profesor vode in hrane in direktor laboratorija za vodo in prehrano Abdul Latif Jameel.

"Sama industrija desalinacije jo uporablja kar precej," o natrijevem hidroksidu pravi Kumar. "Kupujejo ga, zapravljajo denar za to. Če vam bo uspelo priti v tovarno in situ, bi to lahko bila velika prednost." Količina, ki je potrebna v samih rastlinah, je veliko manjša od skupne količine, ki bi jo lahko proizvedli iz slanice, zato obstaja tudi možnost, da gre za prodajni izdelek.

Natrijev hidroksid ni edini izdelek, ki ga lahko izdelamo iz odpustne slanice: Druga pomembna kemikalija, ki jo uporabljajo naprave za desalinacijo in številni drugi industrijski procesi, je klorovodikova kislina, ki jo lahko brez težav izdelamo tudi iz odpustne slanice z uveljavljenimi metodami kemične predelave. Kemikalija se lahko uporablja za čiščenje delov naprave za desalinacijo, vendar se pogosto uporablja tudi v kemični proizvodnji in kot vir vodika.

Trenutno svet proizvede več kot 100 milijard litrov (približno 27 milijard litrov) na dan vode iz dezalinacije, kar pušča podoben volumen koncentrirane slanice. Veliko tega je prečrpano nazaj na morje, sedanji predpisi pa zahtevajo strožje sisteme za izplivanje, da se zagotovi ustrezno redčenje soli. Pretvorba slanice je tako lahko gospodarsko in ekološko koristna, še posebej, ker desalinacija še naprej hitro raste po svetu. "Okoljsko varno odvajanje slanice je obvladljivo s sedanjo tehnologijo, veliko bolje pa je, da iz slanice povrnemo vire in zmanjšamo količino izpuščene slanice," pravi Lienhard.

Metoda pretvorbe slanice v uporabne izdelke uporablja dobro znane in standardne kemične procese, vključno z začetno nanofiltracijo za odstranjevanje nezaželenih spojin, ki jim sledi ena ali več faz elektrodialize za proizvodnjo želenega končnega proizvoda. Medtem ko predlagani postopki niso novi, so raziskovalci analizirali potencial za proizvodnjo koristnih kemikalij iz slanice in predlagali posebno kombinacijo proizvodov in kemičnih procesov, ki bi se lahko spremenili v komercialne operacije, da bi povečali ekonomsko sposobnost preživetja procesa desalinacije, hkrati pa zniželi njegov vpliv na okolje.

"S to zelo zgoščeno slanico je treba skrbno ravnati, da zaščitimo življenje v oceanu. Gre za odpadke iz virov in stane energijo, da jo ponovno črpamo na morje," zato je spreminjanje v koristno dobro, zmaga, pravi Kumar. In natrijev hidroksid je tako vseprisotna kemikalija, da ima "vsak laboratorij na MIT nekaj," pravi, zato iskanje trgov za to ne bi smelo biti težko.

Raziskovalci so o konceptu razpravljali s podjetji, ki bi jih morda zanimal naslednji korak gradnje prototipne naprave, ki bi pomagala pri razčlenitvi realne ekonomije procesa. "En velik izziv je strošek – tako stroški električne energije kot stroški opreme," v tej fazi pravi Kumar.

Ekipa še naprej preuči možnost pridobivanja drugih, manj zgoščenih materialov iz potoka slanice, pravi, vključno z različnimi kovinami in drugimi kemikalijami, zaradi česar bi obdelava slanice lahko bila še ekonomsko bolj upravičena zaveza.

"Eden od vidikov, ki je bil omenjen ... in močno je zaslišal z mano predlog, da bi takšne tehnologije podprle bolj "lokalizirano" ali "decentralizirano" proizvodnjo teh kemikalij na mestu uporabe," pravi Jurg Keller, profesor vode na Univerzi v Queenslandu v Avstraliji, ki ni sodeloval pri tem delu. "To bi lahko imelo nekaj večjih energijskih in stroškovnih koristi, saj se z večjo koncentracijo in prevozom teh kemikalij pogosto doda več stroškov in še večje povpraševanje po energiji kot dejanska proizvodnja teh pri koncentracijah, ki se običajno uporabljajo."

Raziskovalna ekipa je vključevala tudi MIT postdoc Katherine Phillips in dodiplomski Janny Cai, in Uwe Schroder na Univerzi v Braunschweigu v Nemčiji. Delo je podprla hčerinska družba Ferrovial, cadagua, prek energetske pobude MIT.