Превръщане на отпадъците от обезсоляване в полезен ресурс

Процес, разработен в MIT може да превърне концентриран солен разтвор в полезни химикали, което прави обезсоляване по-ефективно.

Дейвид Чандлър | MIT Новини Офис

Запитвания за пресата

Надпис:

Морски обезсоляване растения като този обикновено изхвърля големи обеми концентриран салам в морето. Изследователите от MIT са показали, че вместо това голяма част от тези отпадъци могат да бъдат превърнати в полезни химикали.

Надпис:

Илюстрацията показва потенциала на предложения процес. Солен разтвор, който може да бъде получен от отпадъчния поток на инсталации за обезсоляване на обратна осмоза (RO), или от промишлени предприятия или операции по сол, може да бъде преработен, за да се получат полезни химикали като натриев хидроксид (NaOH) или хлороводородна киселина (HCl).

Кредити:

Илюстрация на изследователите

Предишно изображение Следващо изображение

Бързо разрастващата се обезсоляване индустрия произвежда вода за пиене и за селското стопанство в сухите крайбрежни региони на света. Но той оставя като отпадъчен продукт много силно концентриран солен разтвор, който обикновено се изхвърля чрез изхвърлянето му обратно в морето – процес, който изисква скъпи помпени системи и трябва да се управлява внимателно, за да се предотврати увреждането на морските екосистеми. Инженерите от MIT казват, че са намерили по-добър начин.

В ново проучване те показват, че чрез доста прост процес отпадъчните материали могат да бъдат превърнати в полезни химикали , включително такива, които могат да направят самия процес на обезсоляване по-ефективен.

Подходът може да се използва за производство на натриев хидроксид, наред с други продукти. Иначе познат като сода каустик, натриевият хидроксид може да се използва за предварителното третиране на морската вода, която влиза в завода за обезсоляване. Това променя киселинността на водата, което помага да се предотврати замърсяването на мембраните, използвани за филтриране на солената вода — основна причина за прекъсвания и повреди в типичните реверсивни инсталации за обезсоляване на осмоза.

Концепцията е описана днес в списаниетоКатализатор на природатаи в два други статии от MIT изследователски учен Amit Kumar, професор по машиностроене Джон. Х. Лиенхард V, и няколко други. Лиенхард е професор по вода и храна на Джеймел и директор на Абдул Латиф Джамейл Уотър и Хранителни Системи Lab.

"Самата обезсоляване индустрия използва доста от него," Казва Кумар за натриев хидроксид. "Те го купуват, харчат пари за него. Така че, ако можете да го направите на място в завода, това може да бъде голямо предимство." Количеството, необходимо в самите растения, е далеч по-малко от общата сума, която може да бъде произведена от солен разтвор, така че има и потенциал за него да бъде продаваем продукт.

Натриевият хидроксид не е единственият продукт, който може да бъде направен от саламура: Друг важен химикал, използван от инсталациите за обезсоляване и много други промишлени процеси, е солната киселина, която лесно може да се направи на място от саламура, като се използват установени методи за химическа обработка. Химикалът може да се използва за почистване на части от завода за обезсоляване, но също така се използва широко в производството на химикали и като източник на водород.

В момента светът произвежда повече от 100 милиарда литра (около 27 милиарда галона) на ден вода от обезсоляване, което оставя подобен обем концентриран солен разтвор. Голяма част от това се изпомпва обратно в морето, а действащите разпоредби изискват скъпи системи за претопяване, за да се осигури адекватно разреждане на солите. Превръщането на солен разтвор може да бъде както икономически, така и екологично изгодно, особено след като обезсоляването продължава да расте бързо по света. "Екологично безопасното изхвърляне на саламура може да се контролира с текущата технология, но е много по-добре да се възстановят ресурсите от солен разтвор и да се намали количеството на отделения солен разтвор", казва Лиенхард.

Методът за превръщане на солен разтвор в полезни продукти използва добре познати и стандартни химични процеси, включително първоначална нанофилтрация за отстраняване на нежелани съединения, последвани от един или повече степени на електродиализа за получаване на желания краен продукт. Макар че предложените процеси не са нови, изследователите анализираха потенциала за производство на полезни химикали от саламура и предложиха специфична комбинация от продукти и химични процеси, които биха могли да бъдат превърнати в търговски операции за повишаване на икономическата жизнеспособност на процеса на обезсоляване, като същевременно намалиха въздействието му върху околната среда.

"Този много концентриран солен разтвор трябва да се обработва внимателно, за да се защити живота в океана, а това е загуба на ресурси и струва енергия, за да се изпомпва обратно в морето", така че превръщането му в полезна стока е печеливша, казва Кумар. И натриев хидроксид е такъв повсеместно химично вещество, че "всяка лаборатория в MIT има някои", казва той, така че намирането на пазари за това не трябва да бъде трудно.

Изследователите обсъдиха концепцията с компании, които може да се интересуват от следващата стъпка от изграждането на прототип, за да се подпомогне работата на реалната икономика на процеса. "Едно голямо предизвикателство е цената – както разходите за електричество, така и разходите за оборудване", казва Кумар.

Екипът също така продължава да разглежда възможността за извличане на други материали с ниска концентрация от потока на солен разтвор, казва той, включително различни метали и други химикали, които биха могли да направят обработката на солен разтвор в още по-икономично предприятие.

"Един аспект, който беше споменат ... и силно резонирано с мен беше предложението за такива технологии в подкрепа на "по-локализирано" или "децентрализирано" производство на тези химикали в точката на употреба", казва Юррг Келер, професор по управление на водите в Университета на Куинсланд в Австралия, който не е участвал в тази работа. "Това може да има някои големи ползи за енергията и разходите, тъй като повишаването на концентрацията и транспорта на тези химикали често добавя повече разходи и дори по-голямо търсене на енергия от действителното производство на тези в концентрациите, които обикновено се използват."

Изследователският екип също включва MIT postdoc Катрин Филипс и Джани Кай, и Uwe Schroder в Университета на Брауншвайг, в Германия. Работата бе подкрепена от Кадагуа, дъщерно дружество на Ferrovial, чрез Енергийната инициатива на MIT.