Globalt forskningssamarbejde søger løsninger på vandmangel

Taiwan har stået over for vandmangel i årtier - og Chicago-området kan komme til at stå over for dem inden for de næste 20 år, da vandførende niveauer for brøndvand falder, mens Great Lakes-vandforbruget er begrænset af en mellemstatslig kompakt.

Efterhånden som tørkeforholdene forværres på verdensplan på grund af global opvarmning, forbedrede vandbesparelses- og effektivitetssystemer bliver mere og mere nødvendige. National Taiwan University (NTU), en prestigefyldt forskningsinstitution beliggende i Taipei, søger at udnytte kraften fra det internationale videnskabssamfund her og globalt for at drive byer ind i en mere bæredygtig fremtid.

Dragon Gate-programmet ved National Taiwan University, i samarbejde med Argonne National Laboratory vest for Chicago, og Northwestern University er banebrydende inden for vandgenvinding og genbrugsteknologier. Det ene er et filtreringsanlæg, der producerer rent vand fra saltvand eller spildevand. Projektet er på tredje år.

Yupo Lin, en elektrokemisk ingeniør hos ANL, leder forskerholdet til at opskalere en filtreringsteknologi kaldet Resin Wafer Electrodeionization (RW-EDI). Processen renser spildevand ved at skubbe det gennem en række porøse ionbyttermembraner med et elektrisk felt på hver side. Resultatet er en energieffektiv og økonomisk bæredygtig tilgang til vandgenvinding, sagde Lin.

"Vi har ikke mange naturressourcer i Taiwan, " sagde Lin. Indtil videre, Argonne RW-EDI-processen er kun blevet demonstreret som et pilotprogram. Men teamet håber snart at skabe systemer, der kan bruges kommercielt og forbedre vandeffektiviteten i stor skala. Der er planer om at gøre netop det.

"Vi laver denne forskning for at løse problemer, som det sydlige Taiwan står over for, " sagde postdoc Ming-Huang Wang. "Vi ønsker at skabe en alsidig teknologi."

Wang arbejder med Carbon Cycle Research Center på NTU, men bruger nu 10 måneder i Energy Systems Division hos ANL, hvor han arbejder sammen med Lin om teknologier til genbrug af vand, der kan anvendes i Taiwan og andre steder, efterhånden som vandmangel breder sig på grund af klimaændringer.

RW-EDI renser ikke spildevand i det omfang, det er drikkeligt. Imidlertid, det brak- eller halvrene vand, der udvindes, kan stadig bruges til adskillige formål.

"Vi har en tendens til at tro, at det meste af det vand, der bruges, er det, folk drikker, men det er ikke sandt, " sagde Aaron Packman, professor i civil- og miljøteknik ved Northwestern University. Han samarbejder med Lin, Argonne, og NTU på RW-EDI-projektet. "En af de strategier, vi kigger på, er at forsøge at adskille drikkevandet fra industriel vandforbrug, " sagde han. Teknologien kan fjerne forbindelser, der er problematiske for industrien til at producere vand, der kan bruges til køling og andre formål.

"Du behøver ikke at behandle vand til drikkestandarder, hvis det skal bruges til industrielle formål, " sagde Packman, del af Northwestern-Argonne Institute for Science and Engineering. "Der er måder at være mere effektiv på."

Fordi kraftværker er de største forbrugere af vand i USA, at bruge mere effektive kilder til kølevand ville have en betydelig indvirkning på vandforsyningen. Det er svært at forestille sig, at et sted som Chicago, som ligger lige ved siden af ​​Lake Michigan, nogensinde kunne stå over for vandmangel, men skøn tyder på, at industriel og økonomisk udvikling kan begrænses i byen inden for de næste 20 år. "Hvis vi finder en måde at genbruge spildevandet, som åbner op for en enorm mængde nyt udviklingspotentiale, " sagde Packman.

NTU-ANL-NU-partnerskabet og Dragon Gate-programmet har skabt muligheder for, at forskere fra begge institutioner kan bidrage til teknologier, der kan forbedre ressourcestyring, ikke kun i Chicago og Taipei, men over hele kloden.

Et konsortium af globale videnskabsmænd samles 5. og 6. august til en konference arrangeret af NTU for at udforske muligheder for nye internationale samarbejder. Symposiet fokuserer på rentvandsteknologier, de vitale forbindelser mellem bymad, energi og vandforsyning, og grøn infrastruktur. Lin og Packman vil behandle disse emner på symposiet, sammen med Seth Snyder, en maskiningeniør professor ved Northwestern, og forskere fra flere institutioner.

"Vi sigter efter integrerede vandenergiløsninger, herunder en blanding af teknologisk innovation og integration af konstruerede systemer med naturlige systemer, " sagde Packman. Samarbejdet mellem førende videnskabsmænd inden for dette felt kunne producere den opfindsomhed, der vil tillade byer at fortsætte med at fungere, da ressourceknaphed bliver en mere overhængende trussel.