فرایند توسعه یافته در MIT می تواند آب نمک متمرکز را به مواد شیمیایی مفید تبدیل کند و نمک زدایی را کارآمدتر کند.
دیوید ال چندلر | دفتر خبری ام آی تی
پرس و جو مطبوعات
زیرنویس:
گیاهان نمک زدایی ساحلی مانند این به طور معمول تخلیه حجم زیادی از آب نمک متمرکز به دریا. محققان ام آی تی نشان داده اند که در عوض می توان بخش عمده ای از این زباله ها را به مواد شیمیایی مفید تبدیل کرد.
زیرنویس:
تصویرسازی پتانسیل فرایند پیشنهادی را به تصویر می کشد. برین که می تواند از جریان زباله کارخانه های نمک زدایی اسمز معکوس (RO) یا از کارخانه های صنعتی یا عملیات استخراج نمک به دست آید، می تواند برای عملکرد مواد شیمیایی مفیدی مانند هیدروکسید سدیم (NaOH) یا هیدروکلریک اسید (HCl) فرآوری شود.
اعتبارات:
حسن نیت ارائه میدهد تصویر سازی از محققان
تصویر قبلی تصویر بعدی
صنعت نمک زدایی که به سرعت در حال رشد است، آب برای نوشیدن و برای کشاورزی در مناطق ساحلی خشک جهان تولید می کند. اما آن را پشت سر می گذارد به عنوان یک محصول زباله بسیاری از آب نمک بسیار متمرکز, که معمولا با ریختن آن را به دریا دفع, فرایندی که نیاز به سیستم های پمپاژ پر هزینه و که باید با دقت مدیریت برای جلوگیری از آسیب به اکوسیستم های دریایی. در حال حاضر ، مهندسان در MIT می گویند که آنها راه بهتری پیدا کرده اند.
در یک مطالعه جدید، آنها نشان می دهند که از طریق یک فرایند نسبتا ساده می توان مواد زائد را به مواد شیمیایی مفید تبدیل کرد - از جمله آنهایی که می توانند فرایند نمک زدایی خود را کارآمدتر کنند.
این رویکرد می تواند برای تولید هیدروکسید سدیم، در میان محصولات دیگر مورد استفاده قرار گیرد. در غیر این صورت به عنوان سودای سوستیک شناخته می شود، هیدروکسید سدیم می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای پیش درمان آب دریا رفتن به کارخانه نمک زدایی. این تغییر اسیدیته آب، که کمک می کند تا برای جلوگیری از گرفتگی غشاهای مورد استفاده برای فیلتر کردن آب شور - علت عمده ای از وقفه ها و شکست در گیاهان نمک زدایی اسمز معکوس معمولی است.
مفهوم امروز در مجله توصیف شده استکاتالیزور طبیعتو در دو مقاله دیگر توسط دانشمند تحقیقاتی ام آی تی ام آی امیت کومار، استاد مهندسی مکانیک جان. اچ لینهارد پنجم، و چند نفر دیگر. لینهارد استاد جامع آب و غذا و مدیر آزمایشگاه آب و سیستم های غذایی عبداللطیف جمیل است.
کومار در مورد هیدروکسید سدیم می گوید: «خود صنعت نمک زدایی از آن بسیار استفاده می کند.» او می گوید: «آنها آن را می خرند، برایش پول خرج می کنند. بنابراین اگر شما می توانید آن را در محل در گیاه، که می تواند یک مزیت بزرگ است." مقدار مورد نیاز در گیاهان خود به مراتب کمتر از کل است که می تواند از آب نمک تولید می شود، بنابراین همچنین پتانسیل برای آن به یک محصول قابل فروش وجود دارد.
هیدروکسید سدیم تنها محصولی نیست که می تواند از آب نمک زباله ساخته شود: یکی دیگر از مواد شیمیایی مهم مورد استفاده کارخانه های نمک زدایی و بسیاری دیگر از فرایندهای صنعتی هیدروکلریک اسید است که با استفاده از روش های فرآوری شیمیایی تثبیت شده نیز می توان آن را به راحتی در محل از آب نمک زباله ساخت. این ماده شیمیایی می تواند برای تمیز کردن بخش هایی از کارخانه نمک زدایی مورد استفاده قرار گیرد، اما در تولید شیمیایی و به عنوان منبع هیدروژن نیز به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.
در حال حاضر جهان روزانه بیش از ۱۰۰ میلیارد لیتر (حدود ۲۷ میلیارد گالن) آب از نمک زدایی تولید می کند که حجم مشابهی از آب نمک متمرکز باقی می ماند. بسیاری از آن است که به دریا پمپ, و مقررات فعلی نیاز به سیستم های سقوط پر هزینه برای اطمینان از رقیق شدن کافی از نمک. تبدیل آب نمک در نتیجه می تواند هم از نظر اقتصادی و هم از نظر اکولوژیکی مفید باشد، به خصوص که نمک زدایی همچنان به سرعت در سراسر جهان رشد می کند. لینهارد می گوید: «تخلیه امن زیست محیطی آب نمک با فناوری فعلی قابل مدیریت است، اما بازیابی منابع از آب نمک و کاهش میزان آب نمک آزاد شده بسیار بهتر است.»
روش تبدیل آب نمک به محصولات مفید از فرایندهای شیمیایی شناخته شده و استاندارد از جمله نانوفیلمراتاسیون اولیه برای حذف ترکیبات نامطلوب استفاده می کند و به دنبال آن یک یا چند مرحله الکترودیالیز برای تولید محصول نهایی مورد نظر انجام می شود. در حالی که فرایندهایی که پیشنهاد می شوند جدید نیستند، محققان پتانسیل تولید مواد شیمیایی مفید از آب نمک را مورد تجزیه و تحلیل قرار داده اند و ترکیب خاصی از محصولات و فرایندهای شیمیایی را پیشنهاد کرده اند که می تواند به عملیات تجاری تبدیل شود تا زنده ماندن اقتصادی فرایند نمک زدایی را افزایش دهد، در حالی که اثرات زیست محیطی آن را کاهش می دهد.
کومار می گوید: «این آب نمک بسیار متمرکز باید با دقت برای محافظت از زندگی در اقیانوس به کار گرفته شود، و این یک زباله منابع است، و انرژی هزینه دارد تا آن را دوباره به دریا پمپاژ کند.» بنابراین تبدیل آن به یک کالای مفید یک برد-برد است. و هیدروکسید سدیم آنقدر یک ماده شیمیایی همه جا است که "هر آزمایشگاه در MIT مقداری دارد"، او می گوید، بنابراین پیدا کردن بازارها برای آن نباید دشوار باشد.
محققان این مفهوم را با شرکت هایی که ممکن است علاقه مند به گام بعدی ساخت یک کارخانه نمونه اولیه برای کمک به کار کردن اقتصاد دنیای واقعی این فرایند باشند، مورد بحث قرار داده اند. کومار می گوید: «یک چالش بزرگ هزینه است - هم هزینه برق و هم هزینه تجهیزات.» در این مرحله کومار می گوید.
این تیم همچنین همچنان به احتمال استخراج مواد دیگر و با غلظت پایین تر از جریان آب نمک نگاه می کند، او می گوید، از جمله فلزات مختلف و مواد شیمیایی دیگر، که می تواند پردازش آب نمک را به تعهدی حتی از نظر اقتصادی قابل دوام تر کند.
"یک جنبه که ذکر شد ... و به شدت با من طنین انداز پیشنهاد برای چنین فن آوری هایی برای حمایت از تولید بیشتر 'محلی' و یا 'غیر متمرکز' از این مواد شیمیایی در نقطه استفاده بود، می گوید: ژورگ کلر، استاد مدیریت آب در دانشگاه کوئینزلند در استرالیا، که در این کار دخالتی ندارد. "این می تواند برخی از انرژی عمده و مزایای هزینه داشته باشد، از آنجا که تمرکز بالا و حمل و نقل این مواد شیمیایی اغلب اضافه می کند هزینه بیشتر و حتی تقاضای انرژی بالاتر از تولید واقعی از این در غلظت است که به طور معمول استفاده می شود."
این تیم تحقیقاتی همچنین شامل MIT postdoc کاترین فیلیپس و در مقطع کارشناسی Janny Cai، و Uwe Schroder در دانشگاه براونشوایگ، در آلمان بود. این اثر توسط کاداگوا که زیرمجموعه فروویال بود، از طریق ابتکار انرژی ام آی تی حمایت می شد.