Tuzdan Arındırma Atıklarını Yararlı Bir Kaynağa Dönüştürmek

MIT'de geliştirilen süreç, konsantre tuzlu suyu yararlı kimyasallara dönüştürebilir ve tuzdan arındırmayı daha verimli hale getirebilir.

David L. Chandler|MIT Haber Ofisi

BASIN SORUŞTURMASI

Başlık:

Bunun gibi deniz kenarındaki tuzdan arındırma tesisleri tipik olarak büyük miktarlarda konsantre tuzlu suyu denize geri boşaltır. MIT araştırmacıları, bunun yerine, bu atığın çoğunun faydalı kimyasallara dönüştürülebileceğini gösterdi.

Başlık:

Resim, önerilen sürecin potansiyelini gösterir. Ters ozmoz (RO) tuzdan arındırma tesislerinin atık akışından veya endüstriyel tesislerden veya tuz madenciliği işlemlerinden elde edilebilen tuzlu su, sodyum hidroksit (NaOH) veya hidroklorik asit (HCl) gibi yararlı kimyasallar elde etmek için işlenebilir.

Kredi:

Araştırmacıların izniyle illüstrasyon

Önceki resimSonraki resim

Hızla büyüyen tuzdan arındırma endüstrisi, dünyanın kurak kıyı bölgelerinde içme ve tarım için su üretir. Ancak, atık ürün olarak, genellikle denize geri atılarak bertaraf edilen, maliyetli pompalama sistemleri gerektiren ve deniz ekosistemlerine zarar gelmesini önlemek için dikkatli bir şekilde yönetilmesi gereken bir süreç olan yüksek konsantrasyonlu salamurayı bir atık ürün olarak bırakır. Şimdi, MIT'deki mühendisler daha iyi bir yol bulduklarını söylüyorlar.

Yeni bir çalışmada, oldukça basit bir işlemle atık malzemenin, tuzdan arındırma işleminin kendisini daha verimli hale getirebilecek olanlar da dahil olmak üzere yararlı kimyasallara dönüştürülebileceğini gösteriyorlar.

Yaklaşım, diğer ürünler arasında sodyum hidroksit üretmek için kullanılabilir. Aksi takdirde kostik soda olarak bilinen sodyum hidroksit, tuzdan arındırma tesisine giden deniz suyunun ön arıtması için kullanılabilir. Bu, tuzlu suyu filtrelemek için kullanılan membranların kirlenmesini önlemeye yardımcı olan suyun asitliğini değiştirir - tipik ters ozmoz tuzdan arındırma tesislerindeki kesintilerin ve arızaların ana nedenlerinden biridir.

Kavram bugün dergide açıklanıyorDoğa Katalizörüve MIT araştırma bilimcisi, makine mühendisliği profesörü John Amit Kumar tarafından yazılan diğer iki makalede. H. Lienhard V ve diğerleri. Lienhard, Jameel Su ve Gıda Profesörü ve Abdul Latif Jameel Su ve Gıda Sistemleri Laboratuvarı'nın direktörüdür.

Kumar sodyum hidroksit için "tuzdan arındırma endüstrisinin kendisi oldukça fazla kullanıyor" diyor. Satın alıyorlar, para harcıyorlar. Yani fabrikada yerinde yapabilirseniz, bu büyük bir avantaj olabilir. " Bitkilerde ihtiyaç duyulan miktar, tuzlu sudan üretilebilecek toplam miktardan çok daha azdır, bu nedenle satılabilir bir ürün olma potansiyeli de vardır.

Atık tuzlu sudan yapılabilen tek ürün sodyum hidroksit değildir: Tuzdan arındırma tesisleri ve diğer birçok endüstriyel işlem tarafından kullanılan bir diğer önemli kimyasal da hidroklorik asittir ve bu da yerleşik kimyasal işleme yöntemleri kullanılarak atık tuzlu sudan kolayca yerinde yapılabilir. Kimyasal, tuzdan arındırma tesisinin parçalarını temizlemek için kullanılabilir, ancak aynı zamanda kimyasal üretiminde ve bir hidrojen kaynağı olarak da yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şu anda dünya, tuzdan arındırmadan günde 100 milyar litreden (yaklaşık 27 milyar galon) fazla su üretiyor ve bu da benzer hacimde konsantre tuzlu su bırakıyor. Bunların çoğu denize geri pompalanır ve mevcut düzenlemeler, tuzların yeterli seyreltilmesini sağlamak için maliyetli deşarj sistemleri gerektirir. Tuzlu suyun dönüştürülmesi bu nedenle hem ekonomik hem de ekolojik olarak yararlı olabilir, özellikle tuzdan arındırma dünya çapında hızla artmaya devam ederken. Lienhard, "Çevresel açıdan güvenli tuzlu su boşaltımı mevcut teknoloji ile yönetilebilir, ancak tuzlu sudan kaynakları kurtarmak ve salınan tuzlu su miktarını azaltmak çok daha iyidir" diyor.

Tuzlu suyu yararlı ürünlere dönüştürme yöntemi, istenmeyen bileşikleri uzaklaştırmak için başlangıç ​​nanofiltrasyonu ve ardından istenen son ürünü üretmek için bir veya daha fazla elektrodiyaliz aşaması dahil olmak üzere iyi bilinen ve standart kimyasal işlemleri kullanır. Önerilen süreçler yeni olmasa da, araştırmacılar tuzlu sudan yararlı kimyasalların üretilme potansiyelini analiz ettiler ve tuzdan arındırma işleminin ekonomik uygulanabilirliğini artırmak için ticari operasyonlara dönüştürülebilecek belirli bir ürün ve kimyasal süreç kombinasyonu önerdiler. çevresel etkisini azaltmak.

"Bu çok konsantre tuzlu su, okyanustaki yaşamı korumak için dikkatli bir şekilde ele alınmalıdır ve bu bir kaynak israfıdır ve onu denize geri pompalamak enerjiye mal olur," bu nedenle onu yararlı bir ürüne dönüştürmek bir kazan-kazan, Kumar diyor. Ve sodyum hidroksit o kadar yaygın bir kimyasaldır ki, "MIT'deki her laboratuvarda bir miktar vardır", bu yüzden bunun için pazar bulmak zor olmamalı.

Araştırmacılar kavramı, sürecin gerçek dünya ekonomisini çözmeye yardımcı olmak için bir prototip tesis inşa etmenin bir sonraki adımıyla ilgilenebilecek şirketlerle tartıştılar. Kumar, bu aşamada "En büyük zorluklardan biri maliyet - hem elektrik maliyeti hem de ekipman maliyeti" diyor.

Ekip ayrıca, tuzlu su akışından çeşitli metaller ve diğer kimyasallar da dahil olmak üzere diğer, daha düşük konsantrasyonlu malzemeleri çıkarma olasılığını araştırmaya devam ediyor, bu da tuzlu su işlemeyi daha ekonomik bir girişim haline getirebilir.

Su yönetimi profesörü Jurg Keller, "Bahsedilen ve benimle güçlü bir şekilde yankılanan bir husus, bu tür teknolojilerin kullanım noktasında bu kimyasalların daha 'yerelleştirilmiş' veya 'merkezi olmayan' üretimini destekleme teklifiydi," diyor. Avustralya'daki Queensland Üniversitesi'nde, bu işe dahil olmayanlar. "Bu kimyasalların yoğunlaştırılması ve taşınması genellikle bunların tipik olarak kullanılan konsantrasyonlarda gerçek üretiminden daha fazla maliyet ve hatta daha yüksek enerji talebi eklediğinden, bunun bazı önemli enerji ve maliyet avantajları olabilir."

Araştırma ekibi ayrıca Almanya'daki Braunschweig Üniversitesi'nden MIT doktora sonrası öğrencisi Katherine Phillips ve lisans öğrencisi Janny Cai ve Uwe Schroder'i de içeriyordu. Çalışma, Ferrovial'ın bir yan kuruluşu olan Cadagua tarafından MIT Energy Initiative aracılığıyla desteklendi.