Prosess utviklet ved MIT kan gjøre konsentrert saltlake til nyttige kjemikalier, noe som gjør avsalting mer effektiv.
David L. Chandler | MIT Nyhetskontor
PRESSEFORESPØRSLER
Bildetekst:
Avsaltingsanlegg ved sjøen som dette slipper vanligvis ut store mengder konsentrert saltlake tilbake i havet. MIT forskere har vist at i stedet, mye av dette avfallet kan bli omgjort til nyttige kjemikalier.
Bildetekst:
Illustrasjon viser potensialet i den foreslåtte prosessen. Saltlake, som kan fås fra avfallsstrømmen av omvendt osmose (RO) avsaltingsanlegg, eller fra industrianlegg eller saltgruvedrift, kan behandles for å gi nyttige kjemikalier som natriumhydroksid (NaOH) eller saltsyre (HCl).
Kreditter:
Illustrasjon gjengitt med tillatelse fra forskerne
Forrige bilde Neste bilde
Den raskt voksende avsaltingsindustrien produserer vann til drikking og for landbruket i verdens tørre kystområder. Men det etterlater seg som et avfallsprodukt mye svært konsentrert saltlake, som vanligvis kastes ved å dumpe den tilbake i havet, en prosess som krever kostbare pumpesystemer og som må håndteres nøye for å forhindre skade på marine økosystemer. Ingeniører ved MIT sier at de har funnet en bedre måte.
I en ny studie viser de at gjennom en ganske enkel prosess kan avfallsmaterialet omdannes til nyttige kjemikalier – inkludert de som kan gjøre avsaltingsprosessen selv mer effektiv.
Tilnærmingen kan brukes til å produsere natriumhydroksid, blant andre produkter. Ellers kjent som kaustisk brus, kan natriumhydroksid brukes til å forbehandling sjøvann som går inn i avsaltingsanlegget. Dette endrer surheten i vannet, noe som bidrar til å forhindre begroing av membranene som brukes til å filtrere ut det salte vannet - en viktig årsak til avbrudd og feil i typiske omvendt osmoseavsaltingsanlegg.
Konseptet er beskrevet i dag i tidsskriftetNatur katalyseog i to andre artikler av MIT forsker Amit Kumar, professor i maskinteknikk John. H. Lienhard V, og flere andre. Lienhard er Jameel professor i vann og mat og direktør for Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab.
«Avsaltingsindustrien i seg selv bruker ganske mye av det», sier Kumar om natriumhydroksid. "De kjøper det, bruker penger på det. Så hvis du kan gjøre det in situ på anlegget, det kan være en stor fordel." Mengden som trengs i plantene selv er langt mindre enn totalen som kan produseres fra saltlake, så det er også potensial for at det skal være et salgbart produkt.
Natriumhydroksid er ikke det eneste produktet som kan gjøres av avfallssaltlake: Et annet viktig kjemikalie som brukes av avsaltingsanlegg og mange andre industrielle prosesser er saltsyre, som også lett kan gjøres på stedet fra avfallssaltlake ved hjelp av etablerte kjemiske prosesseringsmetoder. Kjemikaliet kan brukes til rengjøring av deler av avsaltingsanlegget, men er også mye brukt i kjemisk produksjon og som kilde til hydrogen.
For tiden produserer verden mer enn 100 milliarder liter (ca. 27 milliarder liter) en dag med vann fra avsalting, noe som etterlater et lignende volum konsentrert saltlake. Mye av dette pumpes tilbake til sjøs, og gjeldende forskrifter krever kostbare utfallssystemer for å sikre tilstrekkelig fortynning av saltene. Konvertering av saltlake kan dermed være både økonomisk og økologisk gunstig, spesielt etter hvert som avsalting fortsetter å vokse raskt rundt om i verden. "Miljømessig sikker utslipp av saltlake er håndterbar med dagens teknologi, men det er mye bedre å gjenopprette ressurser fra saltlake og redusere mengden saltlake utgitt," sier Lienhard.
Metoden for å konvertere saltlake til nyttige produkter bruker kjente og standard kjemiske prosesser, inkludert innledende nanofiltrasjon for å fjerne uønskede forbindelser, etterfulgt av ett eller flere elektrodialysestadier for å produsere ønsket sluttprodukt. Selv om prosessene som foreslås ikke er nye, har forskerne analysert potensialet for produksjon av nyttige kjemikalier fra saltlake og foreslått en bestemt kombinasjon av produkter og kjemiske prosesser som kan gjøres om til kommersielle operasjoner for å forbedre den økonomiske levedyktigheten til avsaltingsprosessen, samtidig som den reduserer miljøpåvirkningen.
"Denne svært konsentrerte saltlake må håndteres nøye for å beskytte livet i havet, og det er en ressursavfall, og det koster energi å pumpe den tilbake til havet," så å gjøre den til en nyttig vare er en vinn-vinn, sier Kumar. Og natriumhydroksid er et så allestedsnærværende kjemikalie at "hver lab ved MIT har noen," sier han, så å finne markeder for det bør ikke være vanskelig.
Forskerne har diskutert konseptet med selskaper som kan være interessert i neste trinn for å bygge et prototypeanlegg for å bidra til å trene den virkelige økonomien i prosessen. «En stor utfordring er kostnad – både strømkostnader og utstyrskostnader», sier Kumar.
Teamet fortsetter også å se på muligheten for å trekke ut andre, lavere konsentrasjonsmaterialer fra saltlakestrømmen, sier han, inkludert ulike metaller og andre kjemikalier, noe som kan gjøre saltlakebehandlingen til et enda mer økonomisk levedyktig foretak.
"Et aspekt som ble nevnt ... og sterkt resonert med meg var forslaget om slike teknologier for å støtte mer "lokalisert" eller "desentralisert" produksjon av disse kjemikaliene på bruksstedet," sier Jurg Keller, professor i vannforvaltning ved University of Queensland i Australia, som ikke var involvert i dette arbeidet. "Dette kan ha noen store energi- og kostnadsfordeler, siden oppkonsentrasjonen og transporten av disse kjemikaliene ofte gir mer kostnader og enda høyere energietterspørsel enn den faktiske produksjonen av disse ved konsentrasjonene som vanligvis brukes."
Forskerteamet inkluderte også MIT postdoc Katherine Phillips og undergraduate Janny Cai, og Uwe Schroder ved Universitetet i Braunschweig, i Tyskland. Arbeidet ble støttet av Cadagua, et datterselskap av Ferrovial, gjennom MIT Energy Initiative.