Convertir els residus de dessalinització en un recurs útil

El procés desenvolupat al MIT podria convertir la salmorra concentrada en productes químics útils, fent més eficient la dessalinització.

David L. Chandler | Oficina de Notícies del MIT

CONSULTES DE PREMSA

Llegenda:

Plantes dessalinització costanera com aquesta solen descarregar grans volums de salmorra concentrada de nou al mar. Els investigadors del MIT han demostrat que, en canvi, gran part d'aquests residus es podrien convertir en productes químics útils.

Llegenda:

La il·lustració representa el potencial del procés suggerit. La salmorra, que es podria obtenir del flux de residus de plantes de dessalinització d'osmosi inversa (RO), o de plantes industrials o operacions de mineria de sal, es pot processar per produir productes químics útils com l'hidròxid de sodi (NaOH) o l'àcid clorhídric (HCl).

Crèdits:

Il·lustració cortesia dels investigadors

Imatge anterior Imatge següent

La indústria de dessalinització en ràpid creixement produeix aigua per beure i per a l'agricultura a les regions costaneres àrides del món. Però deixa enrere com a producte de residus una gran quantitat de salmorra altament concentrada, que normalment es disposa de llençar-la de nou al mar, un procés que requereix sistemes de bombament costosos i que s'ha de gestionar acuradament per prevenir danys als ecosistemes marins. Ara, els enginyers del MIT diuen que han trobat una millor manera.

En un nou estudi, demostren que a través d'un procés bastant senzill el material de residus es pot convertir en productes químics útils, inclosos els que poden fer que el procés de dessalinització sigui més eficient.

L'enfocament es pot utilitzar per produir hidròxid de sodi, entre altres productes. Altrament conegut com soda càustica, hidròxid de sodi es pot utilitzar per pretractar l'aigua de mar entrant a la planta de dessalinització. Això canvia l'acidesa de l'aigua, la qual cosa ajuda a prevenir l'embrutiment de les membranes utilitzades per filtrar l'aigua salada — una causa important d'interrupcions i fallades en plantes típiques de dessalinització de l'osmosi inversa.

El concepte es descriu avui a la revistaCatàlisi de la naturai en altres dos articles del científic de recerca del MIT Amit Kumar, professor d'enginyeria mecànica John. H. Lienhard V, i diversos altres. Lienhard és professor Jameel d'Aigua i Alimentació i director del Laboratori d'Aigua i Sistemes Alimentaris Abdul Latif Jameel.

"La indústria de la dessalinització en si utilitza bastant d'ella", diu Kumar d'hidròxid de sodi. "L'estan comprant, gastant diners en això. Així que si vostè pot fer in situ a la planta, que podria ser un gran avantatge ". La quantitat necessària en les pròpies plantes és molt inferior al total que es podria produir a partir de la salmorra, de manera que també hi ha potencial perquè sigui un producte comercialitzable.

L'hidròxid de sodi no és l'únic producte que es pot fer a partir de la salmorra de residus: Un altre producte químic important utilitzat per les plantes dessalinització i molts altres processos industrials és l'àcid clorhídric, que també es pot fer fàcilment in situ a partir de la salmorra de residus utilitzant mètodes de processament químic establerts. La química es pot utilitzar per a la neteja de parts de la dessalinització, però també s'utilitza àmpliament en la producció química i com a font d'hidrogen.

Actualment, el món produeix més de 100.000 milions de litres (uns 27.000 milions de galons) al dia d'aigua dessalinització, la qual cosa deixa un volum similar de salmorra concentrada. Gran part d'això es bomba de nou al mar, i la normativa actual requereix sistemes de caiguda costosos per garantir una dilució adequada de les sals. Per tant, la conversió de la salmorra pot ser econòmicament i ecològicament beneficiosa, especialment a mesura que la dessalinització continua creixent ràpidament a tot el món. "L'abocament ambientalment segur de salmorra és manejable amb la tecnologia actual, però és molt millor recuperar recursos de la salmorra i reduir la quantitat de salmorra alliberada", diu Lienhard.

El mètode de convertir la salmorra en productes útils utilitza processos químics coneguts i estàndards, incloent nanofiltració inicial per eliminar compostos no desitjats, seguit d'una o més etapes d'electrodàlisi per produir el producte final desitjat. Tot i que els processos suggerits no són nous, els investigadors han analitzat el potencial de producció de productes químics útils a partir de salmorra i han proposat una combinació específica de productes i processos químics que es podrien convertir en operacions comercials per millorar la viabilitat econòmica del procés de dessalinització, alhora que disminuïen el seu impacte ambiental.

"Aquesta salmorra molt concentrada s'ha de manejar acuradament per protegir la vida a l'oceà, i és un malbaratament de recursos, i costa energia per bombar de nou al mar", de manera que convertir-lo en una mercaderia útil és una victòria, diu Kumar. I l'hidròxid de sodi és una substància química tan omnipresent que "tots els laboratoris del MIT en tenen alguns", diu, de manera que trobar mercats per a això no hauria de ser difícil.

Els investigadors han discutit el concepte amb empreses que poden estar interessades en el següent pas de la construcció d'una planta prototip per ajudar a resoldre l'economia del món real del procés. "Un gran repte és el cost - tant el cost de l'electricitat i el cost de l'equip", en aquesta etapa, diu Kumar.

L'equip també continua investigant la possibilitat d'extreure altres materials de menor concentració del torrent de salmorra, diu, incloent diversos metalls i altres productes químics, el que podria fer que el processament de salmorra sigui una empresa encara més viable econòmicament.

"Un aspecte que es va esmentar ... i va ressonar fortament amb mi va ser la proposta d'aquestes tecnologies per donar suport a una producció més "localitzada" o "descentralitzada" d'aquests productes químics en el punt d'ús", diu Jurg Keller, professor de gestió de l'aigua a la Universitat de Queensland a Austràlia, que no va participar en aquest treball. "Això podria tenir alguns importants beneficis energètics i de costos, ja que l'augment de la concentració i el transport d'aquests productes químics sovint afegeix més cost i fins i tot una major demanda energètica que la producció real d'aquests en les concentracions que s'utilitzen normalment."

L'equip de recerca també va incloure el postdoc del MIT Katherine Phillips i el estudiant Janny Cai, i Uwe Schroder a la Universitat de Braunschweig, a Alemanya. L'obra va comptar amb el suport de Cadagua, filial de Ferrovial, a través de la Iniciativa Energètica del MIT.