A sótalanítási hulladék hasznos erőforrássá alakítása

Az MIT-n kifejlesztett folyamat a koncentrált sós lében hasznos vegyi anyagokká alakítható, ami hatékonyabbá teszi a sótalanítást.

David L. Chandler | MIT Híriroda

SAJTÓ KÉRDÉSEI

Felirat:

Tengerparti sótalanító növények, mint ez általában kisülés nagy mennyiségű koncentrált sós lében vissza a tengerbe. Az MIT kutatói kimutatták, hogy ehelyett ennek a hulladéknak a nagy része hasznos vegyi anyagokká alakítható.

Felirat:

Az ábra a javasolt folyamat lehetőségeit mutatja be. A sóoldat, amely a fordított ozmózis (RO) sótalanító üzemek hulladékáramából, illetve ipari üzemekből vagy sóbányászati műveletekből származtatható, hasznos vegyi anyagok, például nátrium-hidroxid (NaOH) vagy sósav (HCl) előhozatalára dolgozható fel.

Hitelek:

Illusztráció a kutatók jóvoltából

Előző kép Következő kép

A gyorsan növekvő sótalanító ipar vizet termel az iváshoz és a mezőgazdasághoz a világ száraz part menti régióiban. De hulladéktermékként sok erősen koncentrált sós lében hagy maga után, amelyet általában úgy ártalmatlanítanak, hogy visszadobják a tengerbe, ez a folyamat költséges szivattyúzási rendszereket igényel, és amelyet gondosan kell kezelni a tengeri ökoszisztémák károsodásának megelőzése érdekében. Az MIT mérnökei azt mondják, hogy találtak egy jobb utat.

Egy új tanulmány azt mutatják, hogy egy meglehetősen egyszerű folyamat során a hulladékanyag hasznos vegyi anyagokká alakítható – beleértve azokat is, amelyek hatékonyabbá teszik a sótalanítási folyamatot.

A megközelítés többek között nátrium-hidroxid előállítására is használható. Más néven maró szóda, nátrium-hidroxid lehet használni előkezelés tengervíz megy a sótalanító üzem. Ez megváltoztatja a víz savasságát, ami segít megelőzni a sós víz kiszűréséhez használt membránok lerakódását – ez a tipikus fordított ozmózis sótalanító üzemek megszakításának és meghibásodásának egyik fő oka.

A koncepciót ma írják le a folyóiratbanTermészetkatalízisés két másik tanulmány az MIT kutató tudós Amit Kumar, professzor gépészmérnök John. H. Lienhard V, és még sokan mások. Lienhard a Jameel professzora a víz és az élelmiszer-és igazgatója az Abdul Latif Jameel Víz-és Élelmiszer-rendszerek Lab.

"A sótalanító ipar maga is használ elég sok belőle," Kumar mondja nátrium-hidroxid. "Megveszik, pénzt költenek rá. Szóval, ha a gyárban aktálisan meg tudod csinálni, az nagy előny lehet." A növényekben szükséges mennyiség jóval kevesebb, mint a sós lében előállított teljes mennyiség, így az is lehetséges, hogy elkelhető termék lesz belőle.

A nátrium-hidroxid nem az egyetlen olyan termék, amely a sóoldatból készülhet: A sótalanító üzemek és számos más ipari folyamat által használt másik fontos vegyi anyag a sósav, amely a helyszínen is könnyen elő lehet készülni a sós lében, meghatározott kémiai feldolgozási módszerekkel. A vegyi anyag használható a sótalanító üzem részeinek tisztítására, de széles körben használják a vegyiparban és hidrogénforrásként is.

Jelenleg, a világ termel több mint 100 milliárd liter (mintegy 27 milliárd gallon) egy nap a víz sótalanítás, amely elhagyja a hasonló mennyiségű koncentrált sós lében. Ennek nagy része szivattyúzzák vissza a tengerbe, és a jelenlegi szabályozások megkövetelik költséges kieső rendszerek biztosítása érdekében a megfelelő hígítás a sók. A sóoldat átalakítása tehát gazdaságilag és ökológiailag is előnyös lehet, különösen mivel a sótalanítás továbbra is gyorsan növekszik szerte a világon. "A sós lében történő környezetvédelmi szempontból biztonságos kisülés a jelenlegi technológiával kezelhető, de sokkal jobb, ha visszanyerjük az erőforrásokat a sós lében, és csökkentjük a felszabaduló sós lében" – mondja Lienhard.

A sóoldat hasznos termékekké való átalakításának módszere jól ismert és szabványos kémiai eljárásokat használ, beleértve a nemkívánatos vegyületek eltávolítására vonatkozó kezdeti nanoszűrést, amelyet egy vagy több elektrodialízis szakasz követ a kívánt végtermék előállításához. Bár a javasolt folyamatok nem újak, a kutatók elemezték a sós lében lévő hasznos vegyi anyagok előállításának lehetőségeit, és olyan termékek és kémiai folyamatok speciális kombinációját javasolták, amelyek kereskedelmi műveletekká alakíthatók a sótalanítási folyamat gazdasági életképességének növelése érdekében, miközben csökkentik annak környezeti hatását.

"Ezt a nagyon koncentrált sós lében óvatosan kell kezelni, hogy megvédjük az életet az óceánban, és ez egy erőforrás-hulladék, és energiaköltséggel jár, hogy szivattyú vissza a tengerbe," így fordult, hogy egy hasznos árucikk egy win-win, Kumar mondja. És nátrium-hidroxid olyan mindenütt jelen lévő vegyi anyag, hogy "minden laborban MIT van néhány," mondja, így a megállapítás piacokon, hogy nem lehet nehéz.

A kutatók megvitatták a koncepciót olyan vállalatokkal, amelyek érdeklődhetnek egy prototípus üzem építésének következő lépése iránt, hogy segítsenek kidolgozni a folyamat valós gazdaságosságát. "Az egyik nagy kihívás a költség - mind a villamosenergia-költségek és a berendezések költsége," ebben a szakaszban, Kumar mondja.

A csapat továbbra is vizsgálja annak lehetőségét, hogy más, alacsonyabb koncentrációjú anyagokat is kivonjon a sós lében lévő patakból, mondja, beleértve a különböző fémeket és egyéb vegyi anyagokat, amelyek a sós lében történő feldolgozást még gazdaságilag életképesebbé tehetik.

"Az egyik szempont, hogy már említettük ... és erősen rezonál velem volt a javaslat az ilyen technológiák támogatására több "lokalizált" vagy "decentralizált" termelése ezeket a vegyi anyagokat a felhasználási ponton," mondja Jurg Keller, a professzor a vízgazdálkodás a University of Queensland Ausztráliában, aki nem vett részt ebben a munkában. "Ez jelentős energia- és költséghatékkal járhat, mivel ezeknek a vegyi anyagoknak a koncentrációja és szállítása gyakran több költséget és még nagyobb energiaigényt eredményez, mint ezeknek a tényleges termelése a jellemzően használt koncentrációkban."

A kutatócsoport tagjai között volt Katherine Phillips MIT posztdokráma és Janny Cai egyetemi hallgató, valamint Uwe Schroder a németországi Braunschweig Egyetemen. A munkát a Cadagua, a Ferrovial leányvállalata támogatta az MIT Energy Initiative-n keresztül.