MIT:ssä kehitetty prosessi voisi muuttaa väkevän suolaliuoksen hyödyllisiksi kemikaaleiksi, mikä tehostaa suolanpoistoa.
David L. Chandler | MIT:n uutistoimisto
LEHDISTÖN KYSELYT
Kuvateksti:
Tämänkaltaisiin suolanpoistolaitoksiin päästetään tyypillisesti suuria määriä väkevää suolaliuosta takaisin mereen. MIT:n tutkijat ovat osoittaneet, että sen sijaan suuri osa tästä jätteestä voitaisiin muuttaa hyödyllisiksi kemikaaleiksi.
Kuvateksti:
Kuvassa kuvataan ehdotetun prosessin potentiaalia. Suolavettä, joka voitaisiin saada käänteisosmoosin (RO) suolanpoistolaitosten jätevirrasta tai teollisuuslaitoksista tai suolan louhintatoiminnasta, voidaan jalostaa hyödyllisten kemikaalien, kuten natriumhydroksidin (NaOH) tai suolahapon (HCl) tuotoksi.
Luottoja:
Kuvitus tutkijoiden kohteliaisuudesta
Edellinen kuva Seuraava kuva
Nopeasti kasvava suolanpoistoteollisuus tuottaa vettä juomiseen ja maatalouteen maailman kuivilla rannikkoalueilla. Se jättää kuitenkin jätetuotteena jälkeensä paljon erittäin väkevää suolaliuosta, joka yleensä hävitetään heittämällä se takaisin mereen, mikä edellyttää kalliita pumppausjärjestelmiä ja jota on hallittava huolellisesti meriekosysteemeille aiheutuneiden vahinkojen estämiseksi. MIT:n insinöörit sanovat löytäneensä paremman keinon.
Uudessa tutkimuksessa ne osoittavat, että melko yksinkertaisen prosessin avulla jätemateriaali voidaan muuntaa hyödyllisiksi kemikaaleiksi – myös kemikaaleiksi, jotka voivat tehostaa suolanpoistoprosessia.
Lähestymistapaa voidaan käyttää muun muassa natriumhydroksidin tuottamiseen. Natriumhydroksidia, joka tunnetaan myös nimellä syövyttävä sooda, voidaan käyttää suolanpoistolaitokseen menevään meriveden esikäsittelyyn. Tämä muuttaa veden happamuutta, mikä auttaa estämään suolaisen veden suodattamiseen käytettävien kalvojen likaantumisen, mikä on merkittävä syy tyypillisten käänteisosmoosin suolanpoistolaitosten keskeytyksiin ja epäonnistumisiin.
Konseptia kuvataan tänään päiväkirjassaLuonto katalyysija kahdessa muussa MIT:n tutkijan Amit Kumarin, konetekniikan professorin Johnin tutkimuksessa. H. Lienhard V ja monet muut. Lienhard on Jameelin veden ja ruoan professori ja Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Labin johtaja.
"Suolanpoistoteollisuus itse käyttää sitä aika paljon", Kumar kertoo natriumhydroksidista. "He ostavat sen ja käyttävät siihen rahaa. Joten jos voit tehdä sen paikan päällä tehtaalla, se voi olla iso etu." Itse kasveissa tarvittava määrä on paljon pienempi kuin suolavedessä mahdollisesti tuotettu kokonaismäärä, joten se voi olla myös myytävä tuote.
Natriumhydroksidi ei ole ainoa tuote, joka voidaan tehdä suolavedestä: Toinen tärkeä suolanpoistolaitosten ja monien muiden teollisten prosessien käyttämä kemikaali on suolahappo, joka voidaan myös helposti tehdä paikan päällä jätevedestä vakiintuneilla kemiallisilla käsittelymenetelmillä. Kemikaalia voidaan käyttää suolanpoistolaitoksen osien puhdistamiseen, mutta sitä käytetään laajalti myös kemiallisessa tuotannossa ja vedyn lähteenä.
Tällä hetkellä maailma tuottaa yli 100 miljardia litraa (noin 27 miljardia gallonaa) päivässä suolanpoistosta peräisin olevaa vettä, mikä jättää samanlaisen määrän väkevää suolaliuosta. Suuri osa siitä pumpataan takaisin merelle, ja nykyiset säännökset edellyttävät kalliita outfall-järjestelmiä, joilla varmistetaan suolojen riittävä laimennus. Suolaliuoksen muuntaminen voi siten olla sekä taloudellisesti että ekologisesti hyödyllistä, varsinkin kun suolanpoisto kasvaa edelleen nopeasti ympäri maailmaa. "Suolaliuoksen ympäristöystävällinen purkaus on hallittavissa nykyisellä tekniikalla, mutta on paljon parempi ottaa suolavedessä resursseja talteen ja vähentää päästettävän suolaliuoksen määrää", Lienhard sanoo.
Menetelmällä suolaliuoksen muuntamiseksi hyödyllisiksi tuotteiksi käytetään tunnettuja ja standardinmukaisia kemiallisia prosesseja, mukaan lukien alkuperäinen nanosuodatus ei-toivottujen yhdisteiden poistamiseksi, ja sen jälkeen yksi tai useampi elektrodialyysivaihe halutun lopputuotteen tuottamiseksi. Vaikka ehdotetut prosessit eivät ole uusia, tutkijat ovat analysoineet hyötykemikaalien tuotantomahdollisuuksia suolavedessä ja ehdottaneet erityistä tuotteiden ja kemiallisten prosessien yhdistelmää, joka voitaisiin muuttaa kaupalliseksi toiminnaksi suolanpoistoprosessin taloudellisen elinkelpoisuuden parantamiseksi ja samalla sen ympäristövaikutusten vähentämiseksi.
"Tätä hyvin keskittynyttä suolaliuosta on käsiteltävä huolellisesti, jotta voidaan suojella elämää meressä, ja se on resurssijätettä, ja sen pumppaaminen takaisin merelle maksaa energiaa", kumar sanoo. Natriumhydroksidi on niin kaikkialla läsnä oleva kemikaali, että "jokaisella MIT:n laboratoriolla on sitä", hän sanoo, joten markkinoiden löytämisen sille ei pitäisi olla vaikeaa.
Tutkijat ovat keskustelleet konseptista yritysten kanssa, jotka saattavat olla kiinnostuneita prototyyppitehtaan rakentamisen seuraavasta vaihesta prosessin reaalitalouden kehittämiseksi. "Yksi iso haaste on kustannukset — sekä sähkö- että laitekustannukset", Kumar sanoo.
Ryhmä tarkastelee edelleen myös mahdollisuutta uuttaa suolavesivirrasta muita, vähemmän pitoisuuksia olevia materiaaleja, kuten erilaisia metalleja ja muita kemikaaleja, mikä voisi tehdä suolaliuoksen käsittelystä vielä taloudellisesti kannattavamman yrityksen.
"Yksi näkökohta, joka mainittiin ... ja voimakkaasti resonoi kanssani ehdotus tällaisista tekniikoista, joilla tuettiin näiden kemikaalien "paikallista" tai "hajautettua" tuotantoa käyttöpisteessä", sanoo Jurg Keller, vesijohdon professori Queenslandin yliopistossa Australiassa, joka ei ollut mukana tässä työssä. "Tällä voi olla joitakin merkittäviä energia- ja kustannushyötyjä, koska näiden kemikaalien keskittyminen ja kuljetus lisäävät usein kustannuksia ja jopa suurempaa energian kysyntää kuin niiden todellinen tuotanto tyypillisesti käytetyissä pitoisuuksissa."
Tutkimusryhmään kuuluivat myös MIT:n postdoc Katherine Phillips ja jatko-opiskelija Janny Cai sekä Uwe Schroder Braunschweigin yliopistossa Saksassa. Ferrovialin tytäryhtiö Cadagua tuki työtä MIT Energy Initiativen kautta.