At gøre afsaltningsaffald til en nyttig ressource

Den hurtigt voksende afsaltningsindustri producerer vand til drikke og til landbrug i verdens tørre kystområder. Men det efterlader som affaldsprodukt en masse højkoncentreret saltlage, som normalt bortskaffes ved at dumpe det tilbage i havet, en proces, der kræver dyre pumpesystemer, og som skal håndteres omhyggeligt for at forhindre skader på marine økosystemer. Nu, ingeniører ved MIT siger, at de har fundet en bedre måde.

I en ny undersøgelse, de viser, at affaldsmaterialet gennem en ret simpel proces kan omdannes til nyttige kemikalier – også dem, der kan gøre selve afsaltningsprocessen mere effektiv.

Fremgangsmåden kan bruges til at producere natriumhydroxid, blandt andre produkter. Ellers kendt som kaustisk soda, natriumhydroxid kan bruges til forbehandling af havvand, der går ind i afsaltningsanlægget. Dette ændrer surhedsgraden i vandet, som hjælper med at forhindre tilsmudsning af membranerne, der bruges til at filtrere det salte vand fra - en væsentlig årsag til afbrydelser og fejl i typiske omvendt osmose afsaltningsanlæg.

Konceptet er beskrevet i dag i tidsskriftet Naturkatalyse og i to andre artikler af MIT-forsker Amit Kumar, professor i maskinteknik John. H. Lienhard V, og flere andre. Lienhard er Jameel -professor i vand og mad og direktør for Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab.

"Afsaltningsindustrien bruger selv ret meget af det, " Kumar siger om natriumhydroxid. "De køber det, bruge penge på det. Så hvis du kan lave det in situ på anlægget, det kunne være en stor fordel." Den mængde, der er nødvendig i selve planterne, er langt mindre end den samlede mængde, der kunne produceres fra saltlage, så der er også potentiale for, at det er et salgbart produkt.

Natriumhydroxid er ikke det eneste produkt, der kan fremstilles af affaldssaltlage:Et andet vigtigt kemikalie, der bruges af afsaltningsanlæg og mange andre industrielle processer, er saltsyre, som også nemt kan laves på stedet af affaldslagelagen ved hjælp af etablerede kemiske forarbejdningsmetoder. Kemikaliet kan bruges til rengøring af dele af afsaltningsanlægget, men er også meget brugt i kemisk produktion og som brintkilde.

I øjeblikket, verden producerer mere end 100 milliarder liter (ca. 27 milliarder gallons) vand om dagen fra afsaltning, som efterlader et tilsvarende volumen koncentreret saltlage. Meget af det pumpes tilbage til havet, og nuværende regler kræver dyre udløbssystemer for at sikre tilstrækkelig fortynding af saltene. Konvertering af saltlage kan således være både økonomisk og økologisk fordelagtig, især da afsaltning fortsætter med at vokse hurtigt rundt om i verden. "Miljøsikker udledning af saltlage kan håndteres med den nuværende teknologi, men det er meget bedre at genvinde ressourcer fra saltlage og reducere mængden af ​​saltvand, der frigives, siger Lienhard.

Metoden til at omdanne saltlage til nyttige produkter bruger velkendte og standard kemiske processer, herunder indledende nanofiltrering for at fjerne uønskede forbindelser, efterfulgt af et eller flere elektrodialysetrin for at fremstille det ønskede slutprodukt. Selvom de foreslåede processer ikke er nye, forskerne har analyseret potentialet for produktion af nyttige kemikalier fra saltlage og foreslået en specifik kombination af produkter og kemiske processer, der kan omdannes til kommercielle operationer for at forbedre den økonomiske levedygtighed ved afsaltningsprocessen, samtidig med at dens miljøpåvirkning mindskes.

"Denne meget koncentrerede saltlage skal håndteres forsigtigt for at beskytte livet i havet, og det er et ressourceaffald, og det koster energi at pumpe det tilbage til havet, "så at gøre det til en nyttig vare er en win-win, Siger Kumar. Og natriumhydroxid er et så allestedsnærværende kemikalie, at "hvert laboratorium på MIT har nogle, " han siger, så det burde ikke være svært at finde markeder for det.

Forskerne har diskuteret konceptet med virksomheder, der kan være interesseret i det næste trin med at bygge et prototypeanlæg for at hjælpe med at udarbejde den virkelige økonomi i processen. "En stor udfordring er omkostningerne - både elomkostninger og udstyrsomkostninger, " på dette tidspunkt, siger Kumar.

Teamet fortsætter også med at se på muligheden for at udtrække andre, materialer med lavere koncentration fra brinestrømmen, han siger, herunder forskellige metaller og andre kemikalier, hvilket kunne gøre saltopløsningen til en endnu mere økonomisk rentabel virksomhed.