Перетворення опріснення відходів в корисний ресурс

Процес, розроблений в MIT, може перетворити концентрований розсіл в корисні хімічні речовини, що робить опріснення більш ефективним.

Девід Л. Чендлер | Офіс новин MIT

ЗАПИТИ ПРЕСИ

Підпис:

Морські опріснювальні установки, як це зазвичай скидає великі обсяги концентрованої розсолу назад в море. Дослідники MIT показали, що замість цього значна частина цих відходів може бути перетворитися на корисні хімічні речовини.

Підпис:

На ілюстрації зображено потенціал запропонованого процесу. Розсіл, який можна було б отримати з потоку відходів опріснювального комплексу зворотного осмосу (RO), або від промислових підприємств або операцій з видобутку солі, може бути оброблений для отримання корисних хімічних речовин, таких як гідроксид натрію (NaOH) або соляна кислота (HCl).

Кредитів:

Ілюстрація люб'язно надана дослідниками

Попереднє зображення Наступне зображення

Швидко зростаюча опріснювальна промисловість виробляє воду для пиття і для сільського господарства в посушливих прибережних регіонах світу. Але він залишає позаду як продукт відходів багато висококонцентрованого розсолу, який зазвичай утилізується, скидаючи його назад в море, процес, який вимагає дорогих систем перекачування, і який повинен бути ретельно керований, щоб запобігти пошкодженню морських екосистем. Тепер інженери MIT кажуть, що знайшли кращий спосіб.

У новому дослідженні вони показують, що за допомогою досить простого процесу відходи можуть бути перетворені в корисні хімічні речовини - в тому числі ті, які можуть зробити сам процес опріснення більш ефективним.

Підхід може бути використаний для виробництва гідроксиду натрію, серед інших продуктів. В іншому випадку відомий як їдкий сода, гідроксид натрію може бути використаний для попереднього очищення морської води, що надається в опріснювальну станції. Це змінює кислотність води, що допомагає запобігти обростання мембран, що використовуються для фільтрації солоної води - основна причина перебоїв і збоїв в типових опріснювальних установок зворотного осмосу.

Концепція описана сьогодні в журналіКаталіз природиі в двох інших роботах наукового співробітника MIT Аміта Кумара, професора машинобудування Джона. Х. Лінхард V та кілька інших. Ліенхард є професором води та продовольства Джаміля та директором Лабораторії водних та харчових систем Абдула Латіфа Джаміля.

«Сама опріснювальна промисловість використовує досить багато, - говорить Кумар про гідроксид натрію. "Вони купують його, витрачають на це гроші. Так що якщо ви можете зробити це на місці на заводі, це може бути великою перевагою ". Кількість, необхідна на самих заводах, набагато менше, ніж загальна, яка могла б бути вироблена з розсолу, тому є також потенціал для того, щоб вона була продуктом, що продається.

Гідроксид натрію - не єдиний продукт, який можна зробити з розсолу відходів: Ще одна важлива хімічна речовина, що використовується опріснювальними установами і багатьма іншими промисловими процесами - соляна кислота, яку також можна легко зробити на місці з розсолу відходів за допомогою встановлених методів хімічної обробки. Хімічна речовина може бути використана для очищення частин опріснювального заводу, але також широко використовується в хімічному виробництві і як джерело водню.

В даний час світ виробляє понад 100 мільярдів літрів (близько 27 мільярдів галонів) в день води від опріснення, що залишає аналогічний обсяг концентрованого розсолу. Значна частина цього відкачується назад в море, і поточні норми вимагають дорогих систем випадання, щоб забезпечити адекватне розведення солей. Таким чином, перетворення розсолів може бути як економічно, так і екологічно корисним, особливо в міру того, як опріснення продовжує швидко зростати по всьому світу. «Екологічно безпечний скид розсолу керований за сучасною технологією, але набагато краще відновити ресурси з розсолу і зменшити кількість випущеного розсолу», - говорить Лінхард.

Метод перетворення розсолу в корисні продукти використовує відомі і стандартні хімічні процеси, включаючи початкову нанофільтрацію для видалення небажаних сполук, а потім одну або кілька етапів електродіалізу для отримання потрібного кінцевого продукту. Хоча запропоновані процеси не є новими, дослідники проаналізували потенціал виробництва корисних хімічних речовин з розсолу і запропонували конкретне поєднання продуктів і хімічних процесів, які можуть бути обернені в комерційні операції для підвищення економічної життєздатності процесу опріснення, при цьому зменшуючи його вплив на навколишнє середовище.

«З цією дуже концентрованою ропою потрібно ретельно поводитися, щоб захистити життя в океані, і це ресурсні відходи, і це коштує енергії, щоб відкачати її назад в море», тому перетворення її в корисний товар є безпрограшним, говорить Кумар. І гідроксид натрію є настільки повсюдною хімічною речовиною, що "кожна лабораторія в MIT має деякі", говорить він, тому знайти ринки для нього не повинно бути складно.

Дослідники обговорили концепцію з компаніями, які можуть бути зацікавлені в наступному кроці будівництва прототипу заводу, щоб допомогти відпрацювати реальну економіку процесу. «Один великий виклик — вартість — і вартість електроенергії, і вартість обладнання», — каже Кумар.

Команда також продовжує дивитися на можливість вилучення інших, менш концентраційних матеріалів з потоку розсолів, за його словами, включаючи різні метали та інші хімічні речовини, які могли б зробити обробку розсолу ще більш економічно життєздатним починанням.

"Один аспект, який був згаданий ... і сильно резонувала зі мною була пропозиція таких технологій підтримати більш «локалізоване» або «децентралізоване» виробництво цих хімічних речовин в точці використання», - говорить Юрг Келлер, професор управління водними ресурсами в Університеті Квінсленда в Австралії, який не брав участі в цій роботі. - Це може мати деякі основні переваги в енергії та вартості, оскільки концентрація та транспортування цих хімічних речовин часто додає більше вартості та навіть більшого попиту на енергію, ніж фактичне виробництво цих концентрацій, які зазвичай використовуються».

Дослідницька група також включала постдок MIT Кетрін Філліпс і студентку Дженні Кай, і Уве Шредер з Університету Брауншвейга, Німеччина. Робота була підтримана Cadagua, дочірньою компанією Ferrovial, через Енергетичну ініціативу MIT.