הפיכת פסולת התפלה למשאב שימושי

תהליך שפותח ב- MIT יכול להפוך את המלח המרוכז לכימיקלים שימושיים, ולהפוך את ההתפלה ליעילה יותר.

דייויד ל 'צ'נדלר|משרד החדשות MIT

פניות לחץ

כּוֹתֶרֶת:

מפעלי התפלת חוף ים שכאלו בדרך כלל זורמים חזרה לים כמויות גדולות של מי מלח מרוכזים. חוקרי MIT הראו כי במקום זאת, ניתן להפוך חלק גדול מהפסולת לכימיקלים שימושיים.

כּוֹתֶרֶת:

האיור מתאר את הפוטנציאל של התהליך המוצע. תמלחת, שניתן להשיג מזרם הפסולת של אוסמוזה הפוכה (RO), או ממפעלי תעשייה או מכריית מלח, ניתנת לעיבוד כדי להניב כימיקלים שימושיים כגון נתרן הידרוקסיד (NaOH) או חומצה הידרוכלורית (HCl).

נקודות זכות:

איור באדיבות החוקרים

תמונה קודמתתמונה הבאה

תעשיית ההתפלה הצומחת במהירות מייצרת מים לשתייה ולחקלאות באזורי החוף הצחיחים בעולם. אך הוא משאיר אחריו כמוצר פסולת הרבה מי מלח מרוכזים מאוד, אשר בדרך כלל נפטרים על ידי השלכתו חזרה לים, תהליך הדורש מערכות שאיבה יקרות, ויש לנהל אותו בזהירות בכדי למנוע פגיעה במערכות אקולוגיות ימיות. כעת, מהנדסים ב- MIT אומרים שמצאו דרך טובה יותר.

במחקר חדש הם מראים כי באמצעות תהליך פשוט למדי ניתן להפוך את חומר הפסולת לכימיקלים שימושיים - כולל כאלה שיכולים להפוך את תהליך ההתפלה עצמו ליעיל יותר.

הגישה יכולה לשמש לייצור נתרן הידרוקסיד, בין היתר. הידוע גם בשם סודה קאוסטית, ניתן להשתמש בנתרן הידרוקסיד בכדי להקדים טיפול במי ים הנכנסים למפעל ההתפלה. זה משנה את חומציות המים, מה שמסייע במניעת עכירות של הממברנות המשמשות לסינון המים המלוחים - גורם עיקרי להפרעות ולכשלים במפעלי התפלה אופייניים לאוסמוזה הפוכה.

הרעיון מתואר היום בכתב העתקטליזה טבעיתובשני מאמרים נוספים של מדען המחקר MIT עמית קומאר, פרופסור להנדסת מכונות ג'ון. H. Lienhard V, ועוד כמה אחרים. לינהרד הוא פרופסור למים ומזון בג'יימל ומנהל מעבדת מים ומזון עבדול לטיף ג'מל.

"תעשיית ההתפלה עצמה משתמשת בה לא מעט", אומר קומאר על נתרן הידרוקסיד. "הם קונים את זה, מוציאים כסף על זה. אז אם אתה יכול לעשות את זה באתר במפעל, זה יכול להיות יתרון גדול. " הכמות הדרושה בצמחים עצמם נמוכה בהרבה מהסך שיכול להיות מיוצר מהמלוח, ולכן יש גם פוטנציאל שיהיה מוצר מוכר.

נתרן הידרוקסיד הוא לא המוצר היחיד שניתן לייצר ממי מלח הפסולת: כימיקל חשוב נוסף המשמש את מתקני ההתפלה ותהליכים תעשייתיים רבים אחרים הוא חומצה הידרוכלורית, אשר ניתן גם לייצר במקום ממי מלח הפסולת בשיטות עיבוד כימיות מבוססות. הכימיקל יכול לשמש לניקוי חלקים ממפעל ההתפלה, אך נעשה בו שימוש נרחב גם בייצור כימי וכמקור למימן.

נכון להיום, העולם מייצר יותר מ -100 מיליארד ליטר (כ -27 מיליארד ליטרים) ביום של התפלת מים, מה שמשאיר נפח דומה של מי מלח. הרבה מזה נשאב חזרה לים, והתקנות הנוכחיות דורשות מערכות נפילה יקרות כדי להבטיח דילול נאות של המלחים. המרת המלח יכולה לפיכך להועיל מבחינה כלכלית וגם מבחינה אקולוגית, במיוחד מכיוון שהתפלה ממשיכה לגדול במהירות ברחבי העולם. "פריקה בטוחה של סביבה עם מלח ניתנת לניהול באמצעות הטכנולוגיה הנוכחית, אך עדיף להחזיר משאבים מהמלח ולהפחית את כמות המלוחים המשתחררת", אומר לינהרד.

שיטת המרת המלח למוצרים שימושיים משתמשת בתהליכים כימיים ידועים וסטנדרטיים, כולל סינון ראשוני להסרת תרכובות לא רצויות, ואחריו שלב אחד או יותר של אלקטרודיאליזה לייצור המוצר הסופי הרצוי. התהליכים המוצעים אמנם אינם חדשים, אך החוקרים ניתחו את פוטנציאל הייצור של כימיקלים שימושיים ממי מלח והציעו שילוב ספציפי של מוצרים ותהליכים כימיים שיכולים להפוך לפעילות מסחרית בכדי לשפר את הכדאיות הכלכלית של תהליך ההתפלה, הפחתת השפעתה הסביבתית.

"יש להתמודד בזהירות עם המלח המרוכז הזה כדי להגן על החיים באוקיאנוס, וזה בזבוז משאבים, וזה עולה אנרגיה לשאוב אותו חזרה לים", ולכן הפיכתו לסחורה שימושית היא win-win, קומאר. אומר. ונתרן הידרוקסידי הוא כימיקל כל כך בכל מקום, כי "בכל מעבדה ב- MIT יש כמה", הוא אומר, כך שמציאת שווקים לכך לא אמורה להיות קשה.

החוקרים שוחחו על הרעיון עם חברות שעשויות להיות מעוניינות בשלב הבא של בניית מפעל אב טיפוס שיעזור לפיתוח כלכלת התהליך האמיתית. "אתגר אחד גדול הוא העלות - גם עלות החשמל וגם עלות הציוד," בשלב זה, אומר קומאר.

הצוות ממשיך לבחון את האפשרות להפיק חומרים אחרים בריכוז נמוך יותר מזרם המלח, לדבריו, כולל מתכות שונות וכימיקלים אחרים, מה שעשוי להפוך את עיבוד המלח להתחייבות כלכלית עוד יותר.

"היבט אחד שהוזכר ... והדהד אותי מאוד היה ההצעה לטכנולוגיות כאלה לתמוך בייצור 'מקומי' או 'מבוזר' יותר של כימיקלים אלה בנקודת השימוש", אומר יורג קלר, פרופסור לניהול מים. באוניברסיטת קווינסלנד באוסטרליה, שלא היה מעורב בעבודה זו. "זה יכול להיות בעל יתרונות משמעותיים של אנרגיה ועלות, מכיוון שריכוז והובלה של כימיקלים אלה מוסיפים לעיתים יותר עלויות ואף ביקוש גבוה יותר לאנרגיה מאשר הייצור האמיתי של אלה בריכוזים המשמשים בדרך כלל."

צוות המחקר כלל גם את פוסט-דוקטורט MIT, קתרין פיליפס, את ג'ני קאי לתואר ראשון ואת יואו שרודר באוניברסיטת בראונשוויג בגרמניה. העבודה נתמכה על ידי קדגואה, חברת בת של Ferrovial, באמצעות יוזמת האנרגיה MIT.