Pretvaranje otpada od desalinizacije u koristan resurs

Proces razvijen na MIT-u mogao bi pretvoriti koncentriranu salamuru u korisne kemikalije, čineći desalinizaciju učinkovitijom.

David L. Chandler | Novinski ured MIT-a

UPITI ZA TISAK

Opis:

Biljke za desalinizaciju uz more poput ove obično ispuštaju velike količine koncentrirane salamure natrag u more. Istraživači MIT-a pokazali su da bi se umjesto toga velik dio tog otpada mogao pretvoriti u korisne kemikalije.

Opis:

Ilustracija prikazuje potencijal predloženog procesa. Slana otopina, koja se može dobiti iz otpadnog toka postrojenja za desalinizaciju reverzom (RO) ili iz industrijskih postrojenja ili operacija vađenja soli, može se obraditi kako bi se dobile korisne kemikalije kao što su natrijev hidroksid (NaOH) ili klorovodična kiselina (HCl).

Kredita:

Ilustracija ljubaznošću istraživača

Prethodna slika Sljedeća slika

Brzorastuća industrija desalinizacije proizvodi vodu za piće i poljoprivredu u sušnim obalnim regijama svijeta. No, ostavlja iza sebe kao otpadni proizvod puno visoko koncentrirane salamure, koja se obično odlaže odlaganjem natrag u more, proces koji zahtijeva skupe crpne sustave i kojim se mora pažljivo upravljati kako bi se spriječila šteta na morskim ekosustavima. Inženjeri na MIT-u kažu da su pronašli bolji način.

U novoj studiji pokazuju da se kroz prilično jednostavan proces otpadni materijal može pretvoriti u korisne kemikalije - uključujući i one koje mogu učiniti sam proces desalinizacije učinkovitijim.

Pristup se može koristiti za proizvodnju natrijevog hidroksida, među ostalim proizvodima. Inače poznat kao egzistična soda, natrijev hidroksid može se koristiti za prethodno pročišćavanje morske vode koja ulazi u postrojenje za desalinizaciju. To mijenja kiselost vode, što pomaže u sprječavanju zagađivanja membrana koje se koriste za filtriranje slane vode - glavni uzrok prekida i kvarova u tipičnim biljkama za desalinizaciju reverzi.

Koncept je opisan danas u časopisuKataliza prirodei u još dva rada znanstvenika MIT-a Amita Kumara, profesora strojarstva Johna. H. Lienhard V, i još nekoliko drugih. Lienhard je Jameel profesor vode i hrane i direktor Abdul Latif Jameel Laboratorija za vodu i prehrambene sustave.

"Sama industrija desalinizacije koristi dosta toga", kaže Kumar o natrijevom hidroksidu. "Kupuju ga, troše novac na njega. Dakle, ako možete to učiniti in situ u tvornici, to bi mogla biti velika prednost." Količina potrebna u samim biljkama daleko je manja od ukupnog iznosa koji bi se mogao proizvesti iz salamure, tako da postoji i potencijal da to bude u prodaji proizvod.

Natrijev hidroksid nije jedini proizvod koji se može napraviti od otpadne salamure: Još jedna važna kemikalija koju koriste postrojenja za desalinizaciju i mnogi drugi industrijski procesi je klorovodična kiselina, koja se također lako može napraviti na licu mjesta iz otpadne salamure pomoću uspostavljenih metoda kemijske obrade. Kemikalija se može koristiti za čišćenje dijelova postrojenja za desalinizaciju, ali se također široko koristi u kemijskoj proizvodnji i kao izvor vodika.

Trenutno svijet proizvodi više od 100 milijardi litara (oko 27 milijardi galona) dnevno vode iz desalinizacije, što ostavlja sličan volumen koncentrirane salamure. Velik dio toga ispumpava se natrag u more, a sadašnji propisi zahtijevaju skupe sustave za odstojanje kako bi se osiguralo odgovarajuće razrjeđivanje soli. Pretvaranje slane otopine stoga može biti i ekonomski i ekološki korisno, pogotovo jer desalinizacija i dalje ubrzano raste diljem svijeta. "Ekološki siguran iscjedak slane otopine može se kontrolirati s trenutnom tehnologijom, ali mnogo je bolje povratiti resurse iz slane otopine i smanjiti količinu slane otopine koja se oslobađa", kaže Lienhard.

Metoda pretvaranja salamure u korisne proizvode koristi poznate i standardne kemijske procese, uključujući početnu nanofiltraciju za uklanjanje nepoželjnih spojeva, nakon čega slijedi jedna ili više faza elektrodijalize za proizvodnju željenog krajnjeg proizvoda. Iako predloženi procesi nisu novi, istraživači su analizirali potencijal proizvodnje korisnih kemikalija iz slane otopine i predložili specifičnu kombinaciju proizvoda i kemijskih procesa koji bi se mogli pretvoriti u komercijalne operacije kako bi se poboljšala ekonomska održivost procesa desalinizacije, istodobno umanjujući njezin utjecaj na okoliš.

"Ova vrlo koncentrirana slana otopina mora se pažljivo obraditi kako bi se zaštitio život u oceanu, a to je otpad od resursa i košta energije da se ispumpava natrag u more", tako da je pretvaranje u korisnu robu dobitna, kaže Kumar. A natrijev hidroksid je tako sveprisutna kemikalija da "svaki laboratorij na MIT-u ima neke", kaže on, tako da pronalaženje tržišta za to ne bi trebalo biti teško.

Istraživači su razgovarali o konceptu s tvrtkama koje bi mogle biti zainteresirane za sljedeći korak izgradnje prototipa postrojenja kako bi pomogli u rješavanju stvarne ekonomije procesa. "Jedan veliki izazov je trošak - i troškovi struje i troškovi opreme", u ovoj fazi, kaže Kumar.

Tim također nastavlja razmotriti mogućnost izvlačenja drugih materijala niže koncentracije iz toka slane vode, kaže, uključujući razne metale i druge kemikalije, što bi preradu slane vode moglo učiniti još ekonomski održivijim pothvatom.

"Jedan aspekt koji je spomenut ... i snažno mi je odjeknuo prijedlog da takve tehnologije podrže 'lokaliziraniju' ili 'decentraliziraniju' proizvodnju tih kemikalija na mjestu uporabe", kaže Jurg Keller, profesor upravljanja vodama na Sveučilištu Queensland u Australiji, koji nije bio uključen u ovaj rad. "To bi moglo imati neke velike energetske i troškovne koristi, budući da up-koncentracija i transport tih kemikalija često dodaje više troškova i još veću potražnju za energijom od stvarne proizvodnje tih u koncentracijama koje se obično koriste."

U istraživačkom timu bili su i postdokciozna studentica MIT-a Katherine Phillips i dodiplomski studij Janny Cai te Uwe Schroder na Sveučilištu u Braunschweigu u Njemačkoj. Rad je podržala Cadagua, podružnica Ferroviala, putem Energetske inicijative MIT.