Forberedelse på vandknaphed ved hjælp af hybride afsaltningsteknologier

Rent vand er afgørende for menneskers overlevelse. Dog kan mindre end 3 % af ferskvandet bruges som drikkevand. Ifølge en rapport udgivet af World Meteorological Organization er der knaphed på drikkevand til cirka 1 milliard mennesker på verdensplan, hvilket forventes at stige til 1,4 milliarder i 2050.

Teknologi til afsaltning af havvand, som producerer ferskvand fra havvand, kunne løse problemet med vandknaphed. På Korea Institute of Science and Technology (KIST) har et forskerhold ledet af Dr. Kyung Guen Song fra Center for Water Cycle Research udviklet et hybridt membrandestillationsmodul, der kombinerer solenergi med hydrotermiske varmepumper for at reducere termisk energiforbrug under afsaltningsprocessen. Deres resultater er offentliggjort i Energy Conversion and Management .

Omvendt osmose og fordampningsmetoder er relativt almindelige processer til afsaltning af havvand; disse metoder kan dog kun fungere ved høje tryk og temperaturer. Til sammenligning producerer membrandestillationsmetoden ferskvand ved at udnytte damptrykket, der genereres af temperaturforskellen mellem det strømmende råvand og behandlet vand adskilt af en membran. Denne tilgang har fordelen ved lavt energiforbrug, da ferskvand kan genereres ved tryk på 0,2-0,8 bar, hvilket er lavere end atmosfærisk tryk, og temperaturer på 50-60 ℃. Men drift i stor skala kræver mere termisk energi. Der kræves således forskningsundersøgelser for at reducere brugen af ​​termisk energi til kommerciel drift.

Membradestillationen involverer samtidig masse- og varme (energi) overførsel. Den er opdelt i en direkte kontaktmembrandestillation (DCMD) og en luftspaltemembrandestillation (AGMD) baseret på de metoder, der anvendes på den behandlede vandside af membranen for at generere damptryksforskelle, som er drivkraften. For høj energiforsyning er metoden til at producere vand ved direkte kontakt af råvand med høj temperatur og behandlet vand med lav temperatur til membranoverfladen (dvs. DCMD) fordelagtig. I modsætning hertil er effektiviteten ved lav energiforsyning større, hvis den transmitterede varme (varmetabet) reduceres af luftspalter, frem for direkte kontakt mellem råvand og forarbejdet vand. Således foretrækkes de tilstande, der genererer vand ved at kondensere over en kold overflade, og som opretholder luftspalter mellem membranen og kondensationsoverfladen (dvs. AGMD).

KIST Research Team udviklede en hybrid afsaltningsteknologi ved at udføre tests på stedet i en måned for at sammenligne systemets ydeevne og økonomi ved hjælp af solenergi og hydrotermiske varmepumper. Da systemet fungerede parallelt med solenergi, steg produktionen med 9,6%, og energiforbruget blev reduceret med 30% sammenlignet med membrandestillationsmetoden, der udelukkende brugte hydrotermiske varmepumper. Derudover viste sammenligning af forbruget af termisk energi afhængigt af tilstedeværelsen af ​​solenergi, at effektiviteten af ​​membrandestillationsanlæggets proces steg med op til 17,5 %, når solenergi blev brugt som en ekstra varmekilde.

Ifølge Dr. Song, "Den hybride afsaltningsteknologi, vi udviklede, kan betragtes som en metode til at levere vand til nogle industrielle komplekser og øområder, der står over for vandknaphed, da den kan reducere det energiforbrug, der kræves for at generere ferskvand. Vi forventer, at denne teknologi bliver anvendt til betydelige vandforsyningsanlæg i Mellemøsten og Sydøstasien, hvor den årlige mængde solstråling er 1,5 gange større end i Korea."

Han tilføjede:"Membrandestillation er ikke væsentligt påvirket af råvandskvaliteten, så det vil være muligt at levere drikkevand til områder, hvor råvandskvaliteten blev stærkt forurenet på grund af vandforurening og områder, hvor tungmetaldetektion er høj." + Udforsk yderligere

Soldreven membrandestillationsteknologi, der kan fordoble drikkevandsproduktionen