Превращение отходов опреснения в полезный ресурс

Процесс, разработанный в Массачусетском технологическом институте, может превратить концентрированный рассол в полезные химические вещества, что сделает опреснение более эффективным.

Дэвид Л. Чендлер|Офис новостей Массачусетского технологического института

ЗАПРОСЫ ПРЕССЫ

Подпись:

Такие прибрежные опреснительные установки обычно сбрасывают большие объемы концентрированного рассола обратно в море. Исследователи Массачусетского технологического института показали, что вместо этого большая часть этих отходов может быть превращена в полезные химические вещества.

Подпись:

Иллюстрация показывает потенциал предлагаемого процесса. Рассол, который может быть получен из потока отходов опреснительных установок обратного осмоса (RO), промышленных предприятий или операций по добыче соли, может быть переработан для получения полезных химикатов, таких как гидроксид натрия (NaOH) или соляная кислота (HCl).

Кредиты:

Иллюстрация любезно предоставлена ​​исследователями

Предыдущее изображениеСледующее изображение

Быстро развивающаяся индустрия опреснения производит воду для питья и для сельского хозяйства в засушливых прибрежных регионах мира. Но при этом в качестве отходов остается много высококонцентрированного рассола, который обычно утилизируют, сбрасывая его обратно в море. Этот процесс требует дорогостоящих насосных систем и требует осторожного обращения, чтобы предотвратить повреждение морских экосистем. Теперь инженеры Массачусетского технологического института говорят, что нашли лучший способ.

В новом исследовании они показывают, что с помощью довольно простого процесса отходы могут быть преобразованы в полезные химические вещества, в том числе в те, которые могут сделать сам процесс опреснения более эффективным.

Этот подход может быть использован, среди прочего, для производства гидроксида натрия. Гидроксид натрия, также известный как каустическая сода, можно использовать для предварительной обработки морской воды, поступающей в опреснительную установку. Это изменяет кислотность воды, что помогает предотвратить загрязнение мембран, используемых для фильтрации соленой воды, что является основной причиной перебоев и сбоев в работе типичных опреснительных установок обратного осмоса.

Концепция описана сегодня в журналеПриродный катализи в двух других статьях ученого-исследователя Массачусетского технологического института Амита Кумара, профессора машиностроения Джона. Х. Линхард V и ряд других. Линхард - профессор воды и продуктов питания Джамиля и директор Лаборатории водных и пищевых систем Абдул Латифа Джамиля.

«Сама промышленность по опреснению воды использует довольно много его», - говорит Кумар о гидроксиде натрия. «Они покупают это, тратят на это деньги. Так что, если вы можете сделать это прямо на заводе, это может быть большим преимуществом ». Количество, необходимое в самих установках, намного меньше, чем общее количество, которое может быть произведено из рассола, поэтому он также может стать товарным продуктом.

Гидроксид натрия - не единственный продукт, который можно получить из отработанного рассола: другим важным химическим веществом, используемым на опреснительных установках и во многих других промышленных процессах, является соляная кислота, которую также можно легко получить на месте из отработанного рассола с использованием известных методов химической обработки. Химикат можно использовать для очистки частей опреснительной установки, но он также широко используется в химическом производстве и в качестве источника водорода.

В настоящее время в мире производится более 100 миллиардов литров (около 27 миллиардов галлонов) воды в день в результате опреснения, что оставляет такой же объем концентрированного рассола. Большая часть этого перекачивается обратно в море, и действующие правила требуют дорогостоящих систем отвода для обеспечения адекватного разбавления солей. Таким образом, преобразование рассола может быть экономически и экологически выгодным, особенно с учетом того, что опреснение продолжает быстро расти во всем мире. «Экологически безопасный сброс рассола можно контролировать с помощью современных технологий, но гораздо лучше восстановить ресурсы из рассола и уменьшить количество сбрасываемого рассола», - говорит Линхард.

В способе преобразования рассола в полезные продукты используются хорошо известные и стандартные химические процессы, включая начальную нанофильтрацию для удаления нежелательных соединений, за которой следует одна или несколько стадий электродиализа для получения желаемого конечного продукта. Хотя предлагаемые процессы не новы, исследователи проанализировали потенциал производства полезных химикатов из рассола и предложили конкретную комбинацию продуктов и химических процессов, которые можно было бы превратить в коммерческие операции для повышения экономической жизнеспособности процесса опреснения, в то время как уменьшение его воздействия на окружающую среду.

«С этим очень концентрированным рассолом нужно обращаться осторожно, чтобы защитить жизнь в океане, и это трата ресурсов, а выкачивание его обратно в море требует затрат энергии», поэтому превращение его в полезный товар - беспроигрышный вариант, Кумар говорит. А гидроксид натрия настолько распространен повсеместно, что «он есть в каждой лаборатории Массачусетского технологического института», поэтому найти для него рынки сбыта не составит труда.

Исследователи обсудили эту концепцию с компаниями, которые могут быть заинтересованы в следующем этапе строительства прототипа завода, чтобы помочь разработать реальную экономику процесса. «Одна большая проблема - это стоимость - как стоимость электроэнергии, так и стоимость оборудования», - говорит Кумар.

По его словам, команда также продолжает изучать возможность извлечения из потока рассола других материалов с более низкой концентрацией, включая различные металлы и другие химические вещества, которые могут сделать переработку рассола еще более экономически выгодным предприятием.

«Один аспект, который был упомянут ... и вызвал у меня большой резонанс, - это предложение о таких технологиях для поддержки более« локализованного »или« децентрализованного »производства этих химикатов в местах их использования», - говорит Юрг Келлер, профессор управления водными ресурсами. в Университете Квинсленда в Австралии, который не принимал участия в этой работе. «Это может иметь некоторые значительные энергетические и экономические выгоды, поскольку повышение концентрации и транспортировка этих химикатов часто увеличивает стоимость и даже более высокую потребность в энергии, чем их фактическое производство при обычно используемых концентрациях».

В исследовательскую группу также входили постдок из Массачусетского технологического института Кэтрин Филлипс, студентка Дженни Кай и Уве Шредер из Брауншвейгского университета в Германии. Работа была поддержана Cadagua, дочерней компанией Ferrovial, через MIT Energy Initiative.