Transformarea deșeurilor de desalinizare într-o resursă utilă

Procesul dezvoltat la MIT ar putea transforma saramura concentrată în substanțe chimice utile, făcând desalinizarea mai eficientă.

David L. Chandler | Biroul de știri MIT

ANCHETE DE PRESĂ

Legendă:

Plantele de desalinizare de pe litoral, ar fi aceasta, deversează de obicei volume mari de saramură concentrată înapoi în mare. Cercetătorii MIT au arătat că, în schimb, o mare parte din aceste deșeuri ar putea fi transformate în substanțe chimice utile.

Legendă:

Ilustrația descrie potențialul procesului sugerat. Saramura, care ar putea fi obținută din fluxul de deșeuri de instalații de desalinizare cu osmoză inversă (RO) sau din instalații industriale sau operațiuni de exploatare a sării, poate fi prelucrată pentru a produce substanțe chimice utile, ar fi hidroxidul de sodiu (NaOH) sau acidul clorhidric (HCl).

Credite:

Ilustrație curtoazie de cercetători

Imaginea anterioară Imaginea următoare

Industria de desalinizare în creștere rapidă produce apă pentru băut și pentru agricultură în regiunile de coastă aride din lume. Dar lasă în urmă ca produs rezidual o mulțime de saramură foarte concentrată, care este de obicei eliminată prin aruncarea ei înapoi în mare, un proces care necesită sisteme de pompare costisitoare și care trebuie gestionat cu atenție pentru a preveni deteriorarea ecosistemelor marine. Inginerii de la MIT spun că au găsit o cale mai bună.

Într-un nou studiu, acestea arată că, printr-un proces destul de simplu, deșeurile pot fi transformate în substanțe chimice utile - inclusiv cele care pot face procesul de desalinizare în sine mai eficient.

Abordarea poate fi utilizată pentru a produce hidroxid de sodiu, printre alte produse. Altfel cunoscut sub numele de sodă caustică, hidroxidul de sodiu poate fi utilizat pentru a pretrata apa de mare care intră în instalația de desalinizare. Acest lucru schimbă aciditatea apei, ceea ce ajută la prevenirea murdăririi membranelor utilizate pentru a filtra apa sărată - o cauză majoră a întreruperilor și defecțiunilor în plantele tipice de desalinizare a osmozei inverse.

Conceptul este descris astăzi în revistaCataliza naturiiși în alte două lucrări ale cercetătorului MIT Amit Kumar, profesor de inginerie mecanică John. H. Lienhard al V-lea, și alte câteva. Lienhard este profesorul jameel de apă și alimente și directorul laboratorului de apă și sisteme alimentare Abdul Latif Jameel.

"Industria desalinizare în sine folosește destul de mult din ea", spune Kumar de hidroxid de sodiu. "O cumpără, cheltuiesc bani pe ea. Deci, dacă se poate face in situ la plante, care ar putea fi un mare avantaj. Cantitatea necesară în plantele în sine este mult mai mică decât totalul care ar putea fi produs din saramură, astfel încât există, de asemenea, potențialul ca aceasta să fie un produs vandabil.

Hidroxidul de sodiu nu este singurul produs care poate fi fabricat din saramură reziduală: O altă substanță chimică importantă utilizată de instalațiile de desalinizare și multe alte procese industriale este acidul clorhidric, care poate fi, de asemenea, ușor realizat la fața locului din saramură reziduală folosind metode de prelucrare chimică stabilite. Substanța chimică poate fi utilizată pentru curățarea părților instalației de desalinizare, dar este, de asemenea, utilizată pe scară largă în producția chimică și ca sursă de hidrogen.

În prezent, lumea produce mai mult de 100 de miliarde de litri (aproximativ 27 de miliarde de galoane) pe zi de apă din desalinizare, ceea ce lasă un volum similar de saramură concentrată. O mare parte din aceasta este pompată înapoi în mare, iar reglementările actuale necesită sisteme costisitoare de ieșire pentru a asigura diluarea adecvată a sărurilor. Conversia saramurii poate fi astfel benefică atât din punct de vedere economic, cât și ecologic, mai ales că desalinizarea continuă să crească rapid în întreaga lume. "Descărcarea ecologică sigură a saramurii este gestionabilă cu tehnologia actuală, dar este mult mai bine să recuperați resursele din saramură și să reduceți cantitatea de saramură eliberată", spune Lienhard.

Metoda de transformare a saramurii în produse utile utilizează procese chimice binecunoscute și standard, inclusiv nanofiltrarea inițială pentru îndepărtarea compușilor indezirabili, urmată de una sau mai multe etape de electrodializă pentru a produce produsul final dorit. În timp ce procesele sugerate nu sunt noi, cercetătorii au analizat potențialul de producție a substanțelor chimice utile din saramură și au propus o combinație specifică de produse și procese chimice care ar putea fi transformate în operațiuni comerciale pentru a spori viabilitatea economică a procesului de desalinizare, diminuând în același timp impactul său asupra mediului.

"Această saramură foarte concentrată trebuie manipulată cu atenție pentru a proteja viața în ocean și este o risipă de resurse și costă energie pentru a o pompa înapoi în mare", așa că transformarea ei într-o marfă utilă este un câștig, spune Kumar. Iar hidroxidul de sodiu este o substanță chimică atât de omniprezentă încât "fiecare laborator de la MIT are unele", spune el, astfel încât găsirea piețelor pentru aceasta nu ar trebui să fie dificilă.

Cercetătorii au discutat conceptul cu companiile care ar putea fi interesate de următorul pas al construirii unei fabrici prototip pentru a ajuta la realizarea economiei din lumea reală a procesului. "O mare provocare este costul - atât costul energiei electrice, cât și costul echipamentului", în acest stadiu, spune Kumar.

Echipa continuă, de asemenea, să analizeze posibilitatea de a extrage alte materiale cu concentrație mai mică din fluxul de saramură, spune el, inclusiv diverse metale și alte substanțe chimice, ceea ce ar putea face prelucrarea saramurii o întreprindere și mai viabilă din punct de vedere economic.

"Un aspect care a fost menționat ... și puternic rezonat cu mine a fost propunerea pentru astfel de tehnologii pentru a sprijini mai "localizate" sau "descentralizate" producția de aceste substanțe chimice la punctul de utilizare ", spune Jurg Keller, un profesor de gestionare a apei de la Universitatea din Queensland din Australia, care nu a fost implicat în această lucrare. "Acest lucru ar putea avea unele beneficii majore de energie și de cost, deoarece creșterea concentrației și transportul acestor substanțe chimice adaugă adesea mai multe costuri și chiar mai mare a cererii de energie decât producția reală a acestora la concentrațiile care sunt utilizate de obicei."

Echipa de cercetare a inclus, de asemenea, POSTDOC MIT Katherine Phillips și licență Janny Cai, și Uwe Schroder la Universitatea din Braunschweig, în Germania. Lucrarea a fost susținută de Cadagua, o filială a Ferrovial, prin intermediul Inițiativei energetice MIT.