เปลี่ยนขยะกลั่นน้ําทะเลให้เป็นทรัพยากรที่มีประโยชน์

กระบวนการที่พัฒนาขึ้นที่ MIT สามารถเปลี่ยนน้ําเกลือเข้มข้นเป็นสารเคมีที่มีประโยชน์ทําให้การกลั่นน้ําทะเลมีประสิทธิภาพมากขึ้น

เดวิด แอล แชนด์เลอร์ | สํานักข่าว MIT

สอบถามข้อมูลสื่อมวลชน

คำ อธิบาย:

โรงกลั่นน้ําทะเลริมทะเลเช่นนี้มักจะปล่อยน้ําเกลือเข้มข้นจํานวนมากกลับลงไปในทะเล นักวิจัยของ MIT ได้แสดงให้เห็นว่าขยะส่วนใหญ่สามารถเปลี่ยนเป็นสารเคมีที่มีประโยชน์แทนได้

คำ อธิบาย:

ภาพประกอบแสดงศักยภาพของกระบวนการที่แนะนํา น้ําเกลือซึ่งสามารถได้รับจากกระแสของเสียของโรงกลั่นน้ําทะเลออสโมซิสย้อนกลับ (RO) หรือจากโรงงานอุตสาหกรรมหรือการดําเนินงานเหมืองแร่เกลือสามารถประมวลผลเพื่อให้ได้สารเคมีที่มีประโยชน์เช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) หรือกรดไฮโดรคลอริก (HCl)

เครดิต:

ภาพประกอบเอื้อเฟื้อโดยนักวิจัย

รูปก่อนหน้า รูปถัดไป

อุตสาหกรรมกลั่นน้ําทะเลที่เติบโตอย่างรวดเร็วผลิตน้ําสําหรับดื่มและเพื่อการเกษตรในพื้นที่ชายฝั่งทะเลแห้งแล้งของโลก แต่มันทิ้งไว้เบื้องหลังเป็นของเสียจํานวนมากของน้ําเกลือเข้มข้นสูงซึ่งมักจะถูกกําจัดโดยการทิ้งมันกลับลงไปในทะเลกระบวนการที่ต้องใช้ระบบสูบน้ําที่มีค่าใช้จ่ายสูงและจะต้องจัดการอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันความเสียหายต่อระบบนิเวศทางทะเล ตอนนี้วิศวกรของ MIT บอกว่าพวกเขาพบวิธีที่ดีกว่า

ในการศึกษาใหม่พวกเขาแสดงให้เห็นว่าผ่านกระบวนการที่ค่อนข้างง่ายวัสดุเหลือทิ้งสามารถแปลงเป็นสารเคมีที่มีประโยชน์ - รวมถึงสารเคมีที่สามารถทําให้กระบวนการกลั่นน้ําทะเลมีประสิทธิภาพมากขึ้น

วิธีการนี้สามารถใช้ในการผลิตโซเดียมไฮดรอกไซด์รวมถึงผลิตภัณฑ์อื่น ๆ หรือที่เรียกว่าโซดาไฟโซเดียมไฮดรอกไซด์สามารถใช้ในการปรับสภาพน้ําทะเลเข้าไปในโรงกลั่นน้ําทะเล สิ่งนี้จะเปลี่ยนความเป็นกรดของน้ําซึ่งช่วยป้องกันการเปรอะเปื้อนของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ใช้ในการกรองน้ําเค็มซึ่งเป็นสาเหตุสําคัญของการหยุดชะงักและความล้มเหลวในโรงกลั่นน้ําทะเลออสโมซิย้อนกลับทั่วไป

แนวคิดนี้อธิบายไว้ในวันนี้ในสมุดรายวันการตัวเร่งปฏิกิริยาธรรมชาติและในเอกสารอีกสองฉบับโดยนักวิทยาศาสตร์วิจัย MIT Amit Kumar ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลจอห์น H. Lienhard V และอีกหลายคน Lienhard เป็น Jameel ศาสตราจารย์ด้านน้ําและอาหารและผู้อํานวยการห้องปฏิบัติการน้ําและอาหาร Abdul Latif Jameel

"อุตสาหกรรมกลั่นน้ําทะเลเองใช้ค่อนข้างมาก" Kumar "พวกเขากําลังซื้อมันใช้จ่ายเงินกับมัน ดังนั้นหากคุณสามารถทํามันใน situ ที่โรงงานนั่นอาจเป็นข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่" ปริมาณที่จําเป็นในพืชนั้นน้อยกว่ายอดรวมที่สามารถผลิตได้จากน้ําเกลือดังนั้นจึงมีศักยภาพในการเป็นผลิตภัณฑ์ที่ขายได้

โซเดียมไฮดรอกไซด์ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์เดียวที่สามารถทําจากน้ําเกลือเสีย: สารเคมีที่สําคัญอื่นที่ใช้โดยโรงกลั่นน้ําทะเลและกระบวนการอุตสาหกรรมอื่น ๆ คือกรดไฮโดรคลอริกซึ่งสามารถทําได้อย่างง่ายดายในสถานที่จากน้ําเกลือเสียโดยใช้วิธีการแปรรูปทางเคมีที่จัดตั้งขึ้น สารเคมีสามารถใช้สําหรับทําความสะอาดส่วนต่างๆของโรงกลั่นน้ําทะเล แต่ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตสารเคมีและเป็นแหล่งของไฮโดรเจน

ปัจจุบันโลกผลิตน้ํามากกว่า 100 พันล้านลิตร (ประมาณ 27 พันล้านแกลลอน) ต่อวันจากการกลั่นน้ําทะเลซึ่งทําให้ปริมาณน้ําเกลือเข้มข้นใกล้เคียงกัน ส่วนใหญ่ที่ถูกสูบกลับออกไปในทะเลและกฎระเบียบในปัจจุบันต้องใช้ระบบค่าใช้จ่ายสูงเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเจือจางเกลืออย่างเพียงพอ การแปลงน้ําเกลือจึงเป็นประโยชน์ทั้งทางเศรษฐกิจและนิเวศวิทยาโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการกลั่นน้ําทะเลยังคงเติบโตอย่างรวดเร็วทั่วโลก "การปล่อยน้ําเกลือที่ปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อมสามารถจัดการได้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน แต่จะดีกว่ามากในการกู้คืนทรัพยากรจากน้ําเกลือและลดปริมาณน้ําเกลือที่ปล่อยออกมา" Lienhard

วิธีการแปลงน้ําเกลือเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประโยชน์ใช้กระบวนการทางเคมีที่รู้จักกันดีและมาตรฐานรวมถึงการกรองนาโนเริ่มต้นเพื่อกําจัดสารประกอบที่ไม่พึงประสงค์ตามด้วยขั้นตอนการอิเล็กโทรไดอะไลซิสอย่างน้อยหนึ่งขั้นตอนเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายที่ต้องการ ในขณะที่กระบวนการที่แนะนําไม่ใช่เรื่องใหม่นักวิจัยได้วิเคราะห์ศักยภาพในการผลิตสารเคมีที่มีประโยชน์จากน้ําเกลือและเสนอการผสมผสานเฉพาะของผลิตภัณฑ์และกระบวนการทางเคมีที่สามารถเปลี่ยนเป็นการดําเนินงานเชิงพาณิชย์เพื่อเพิ่มศักยภาพทางเศรษฐกิจของกระบวนการกลั่นน้ําทะเลในขณะที่ลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

"น้ําเกลือเข้มข้นมากนี้จะต้องได้รับการจัดการอย่างระมัดระวังเพื่อปกป้องชีวิตในมหาสมุทรและเป็นของเสียจากทรัพยากรและมีค่าใช้จ่ายพลังงานในการสูบกลับออกไปในทะเล" ดังนั้นการเปลี่ยนให้เป็นสินค้าที่มีประโยชน์เป็น win-win Kumar กล่าว และโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นสารเคมีที่แพร่หลายที่ "ทุกห้องปฏิบัติการที่ MIT มีบางส่วน" เขากล่าวดังนั้นการหาตลาดสําหรับมันไม่ควรเป็นเรื่องยาก

นักวิจัยได้หารือเกี่ยวกับแนวคิดกับ บริษัท ที่อาจสนใจในขั้นตอนต่อไปของการสร้างโรงงานต้นแบบเพื่อช่วยทํางานเศรษฐศาสตร์ในโลกแห่งความเป็นจริงของกระบวนการ "ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่อย่างหนึ่งคือต้นทุนทั้งค่าไฟฟ้าและค่าอุปกรณ์" ในขั้นตอนนี้ Kumar กล่าว

ทีมงานยังคงดูความเป็นไปได้ของการสกัดวัสดุอื่น ๆ ที่มีความเข้มข้นต่ํากว่าจากกระแสน้ําเกลือเขากล่าวว่ารวมถึงโลหะต่างๆและสารเคมีอื่น ๆ ซึ่งอาจทําให้การประมวลผลน้ําเกลือเป็นการดําเนินการที่มีศักยภาพทางเศรษฐกิจมากยิ่งขึ้น

"แง่มุมหนึ่งที่กล่าวถึง ... และสะท้อนกับฉันอย่างมากคือข้อเสนอสําหรับเทคโนโลยีดังกล่าวเพื่อสนับสนุนการผลิตสารเคมีเหล่านี้ที่ 'แปลเป็นภาษาท้องถิ่น' หรือ 'กระจายศูนย์' มากขึ้นณ จุดใช้งาน" Jurg Keller "สิ่งนี้อาจมีประโยชน์ด้านพลังงานและค่าใช้จ่ายที่สําคัญเนื่องจากความเข้มข้นและการขนส่งสารเคมีเหล่านี้มักจะเพิ่มต้นทุนและความต้องการพลังงานที่สูงกว่าการผลิตจริงของสิ่งเหล่านี้ที่ความเข้มข้นที่ใช้โดยทั่วไป"

ทีมวิจัยยังรวมถึง MIT postdoc แคทเธอรีนฟิลลิปส์และระดับปริญญาตรี Janny Cai, และ Uwe Schroder ที่มหาวิทยาลัย Braunschweig, ในประเทศเยอรมนี. งานนี้ได้รับการสนับสนุนโดย Cadagua ซึ่งเป็น บริษัท ย่อยของ Ferrovial ผ่าน MIT Energy Initiative