Tuzlu Su Büyüyen Susuzluğumuzu Giderebilir mi?

Tuzlu Su Büyüyen Susuzluğumuzu Giderebilir mi?

Giderek daha fazla su baskısı altında olan bir dünya tuzdan arındırma işlemine yeni bir bakış atıyor. Yeterince basit görünüyor: Tuzu sudan çıkarın, böylece içilebilir.

Ancak ilk bakışta göründüğünden çok daha karmaşık. Ayrıca, tatlı su kaynaklarının nüfus artışı, gelişme, kuraklıklar, iklim değişikliği ve daha fazlası tarafından giderek zorlandığı bir dünyada giderek daha da önem kazanıyor. Bu yüzden Amerika Birleşik Devletleri'nden Avustralya'ya araştırmacılar ve şirketler, dünyanın susuzluğunu azaltmanın geleceği olabilecek asırlık bir konsepti iyi ayarlıyorlar.

Haftalık ticari yayının tuzdan arındırma danışmanı ve güncel editörü Tom Pankratz, “Su kaynaklarını arttırma söz konusu olduğunda, dört seçeneğiniz var: Yeniden kullanım miktarınızı artırın, depolamayı artırın, muhafaza edin veya yeni bir kaynağa çevirin” diyor. Su Arıtma Raporu. “Dünyadaki birçok yer için tek yeni kaynak tuzdan arındırma” dedi.

Maliyetli İşlem

Tuzdan arındırma teknolojisi yüzyıllar boyunca olmuştur. Orta Doğu'da insanlar acı acı yeraltı suyunu veya deniz suyunu buharlaştırmış, daha sonra içme veya bazı durumlarda tarımsal sulama için tuzsuz su üretmek için buharı yoğunlaştırmıştır.

Zamanla süreç daha karmaşık hale geldi. Modern tuzdan arındırma tesislerinin çoğu, tuzu ve diğer mineralleri gideren yarı geçirgen membranlardan suyun yüksek basınçta pompalandığı ters osmoz kullanır.

Dünya çapında yaklaşık 300 milyon kişi, 17,000 ülkelerindeki 150 tuzdan arındırma tesislerinden bir miktar tatlı su almaktadır. Orta Doğu ülkeleri, pazarın zorunluluk ve enerji bulunabilirliği dışında olmasına rağmen, dünyanın dört bir yanına yayılan tatlı su kıtlığı tehditleriyle, diğerleri hızla saflarına katılıyor. Comptroller ve eski başkanı Randy Truby’e göre, sanayi kapasitesi yıllık yüzde 8 artıyor Uluslararası Tuzdan Arındırma DerneğiAvustralya ve Singapur gibi yerlerde “faaliyet patlamaları” olan bir endüstri grubudur.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, San Diego bölgesi için içme suyu ihtiyacının yaklaşık yüzde 1'unu sağlamak için Kaliforniya, Carlsbad'da Kaliforniya'da bir 7 milyar dolarlık bir tesis inşa ediliyor. 2015’in sonunda çevrimiçi olduğunda, Kuzey Amerika’nın en büyüğü olacak ve 50-milyon galon / gün kapasitesiyle. Kaliforniya'nın şu anda çalışmalarında 16 tuzdan arındırma tesisi önerileri var.


InnerSelf'ten En Son Haberleri Alın


Dünyadaki suyun çoğu okyanuslarda ve diğer tuzlu su kütlelerinde bulunur.

Ancak tuzdan arındırma pahalıdır. Tuzdan arındırma tesisinden elde edilen bin galon tatlı su, Pankratz, geleneksel tatlı su için 2.50 ile karşılaştırıldığında, ortalama ABD'li 5 $ ila 2 $ 'a mal oluyor.

Aynı zamanda bir enerji domuzu: Dünyadaki tuzdan arındırma tesisleri tüketiyor Her gün 200 milyon kilovat saatten fazlaenerji maliyetleri ile birlikte, tesislerin toplam işletme ve bakım maliyetlerinin yüzde X'ünü tahmin ediyor. Deniz suyundan bir metreküp tatlı su üretmek için çoğu ters osmoz tesisinin yaklaşık 55 - 3 kilowatt-saat enerji harcadığı bir zamandır. Geleneksel içme suyu arıtma tesisleri tipik olarak metreküp başına 10 kWh altında kullanılır.

Ayrıca, okyanusta yaşayan canlıları yerinden etmek, etraflarındaki tuz konsantrasyonlarını tersine çevirmek gibi çevre sorunlarına neden olabilir.

Süreci daha ucuz ve daha çevre dostu hale getirmek için deniz suyu tuzdan arındırma iyileştirmelerine ilişkin araştırmalar devam ediyor - ilk etapta tatlı su kıtlığına katkıda bulunan iklim değişikliğine katkıda bulunarak kısır döngüyü devam ettiren fosil yakıt kaynaklı enerjiye bağımlılığı azaltmak da dahil.

Membran Yükseltme

Uzmanların çoğu, ters ozmozun alacağı kadar verimli olduğunu söylüyor. Ancak bazı araştırmacılar, tuzu sudan ayırmak için kullanılan zarları geliştirerek daha fazla sıkmaya çalışıyorlar.

Tuzdan arındırma için halihazırda kullanılan zarlar, esasen, suyun içinden geçtiği içi boş bir boruya sarılmış ince poliamid filmlerdir. Enerjiden tasarruf etmenin bir yolu, ne kadar tatlı su üretebilecekleriyle doğrudan ilişkili olan membranların çapını arttırmaktır. Şirketler, aktif alanın dört katı olan 8-inç'ten 16-inç çapındaki membranlara giderek daha fazla hareket ediyor.

“Ekipmanın kapladığı alanı azaltırken daha fazla su üretebilirsiniz” diyor Harold Fravel Jr. Amerikan Membran Teknoloji Birliğisu arıtma sistemlerinin kullanımını ilerleten bir organizasyon.

Birçok membran araştırması nanomalzemelere odaklanır - insan saçı çapından 100,000 kat daha küçük olan malzemeler. Massachusetts Institute of Technology araştırmacıları, 2012'te, grafen adı verilen bir atom kalınlığında karbon atomu tabakadan yapılan bir zarın, aynı şekilde çalışabileceğini ve suyun yaklaşık 1000 kat daha fazla olan poliamitten daha fazla su pompalamak için daha az basınç gerektirdiğini bildirdi. Daha az basınç, sistemi çalıştırmak için daha az enerji demektir ve dolayısıyla daha düşük enerji faturaları demektir.

Grafen sadece dayanıklı ve inanılmaz derecede ince değildir, ancak poliamitten farklı olarak klor gibi su arıtma bileşiklerine duyarlı değildir. 2013’te Lockheed Martin, bir atom kalınlığında tuz ve diğer mineralleri tutacak kadar küçük, ancak suyun geçmesine izin veren delikler olan Performene membranını patentledi.

Diğer bir popüler nanomateryal çözüm, karbon nanotüpler, su arıtma için enerji verimli sistemler konusunda uzmanlaşmış bir Aston Üniversitesi araştırmacısı olan Philip Davies diyor. Karbon nanotüpler grafenle aynı nedenlerden dolayı çekicidir - güçlü, dayanıklı malzeme küçük bir pakette bulunur - ağırlıklarının yüzde 400'inden fazlasını tuz içinde emebilir.

Membranlar değiştirilmeli, böylece karbon nanotüplerin dayanıklılığı ve yüksek emme hızı değiştirme sıklığını azaltıp zamandan ve paradan tasarruf sağlayabilir.

Membran teknolojisi “kulağa seksi geliyor, ama kolay değil” diyor Pankratz. “Çok ince bir şey yaparken, hala bütünlüğü koruyan mühendislik sorunları var.”

Arizona Üniversitesi kimya ve çevre mühendisliği profesörü Wendell Ela, grafen ve karbon nanotüplerin yıllarca yaygın kullanımdan uzak olduğunu söylüyor. “Onların bir etkisi olduğunu görüyorum ama bu bir çıkış yolu.”

Truby, ticarileştirmenin önündeki engelleri, bu kadar küçük malzemelerin tasarlanmasını ve mevcut tesisler ve altyapıya uyumlu yeni membranlar üretmeyi içerdiğini söyledi.

“Bunları yıkmadan ve tamamen yeni bir tesis kurmadan sistemleri yükseltmenin anahtarı olacak” diyor.

İleri Osmoz

Diğerleri, ters ozmozun ötesinde ileri osmoz olarak bilinen başka bir işleme bakıyorlar. İleri osmozda, deniz suyu, çözeltiler arasında yüksek ozmotik basınç farkı yaratan tuzlara ve gazlara sahip bir çözelti ile sisteme çekilir. Solüsyonlar birlikte membrandan geçerek tuzları geride bırakır.

Ela, ileri osmozun “muhtemelen ticari deniz suyu tesislerinde tek başına bir işlem olarak değil, ön işlem kadar verimli olacağını”, çünkü ters ozmozun büyük ölçekte daha iyi performans gösterdiğini söyledi. Ön işlem olarak ileri ozmoz, ters ozmoz membranlarının ömrünü uzatabilir ve gerekli dezenfektanları ve diğer ön tedavi seçeneklerini azaltarak genel sistem sağlığını artırabilir.

Ela, termodinamik tarafından yönlendirildiğinden, işlemin ters ozmozdan daha az enerji kullanması gerektiğini söylüyor. Ancak geçen yaz MIT bilim adamları tuzdan arındırma için ileri ozmozun, ilk adımdan kaynaklanan çözeltideki yüksek tuz konsantrasyonu nedeniyle ters ozmozdan daha fazla enerji harcayabileceğini bildirdi.

İngiliz şirketi Modern su Umman'da, Arap Yarımadası'nın güneydoğu sahilinde ilk ticari ileri osmoz tesisini işletiyor. Günde 26,000 galonda, sistem çoğu büyük ölçekli ters osmoz sisteminden çok daha küçük bir kapasiteye sahiptir. Şirket yetkilileri, tesisle ilgili yorum taleplerini iade etmedi. Ancak bir şirket raporu, tesisin, ters ozmoz ile karşılaştırıldığında enerjide yüzde 42 azalma olduğunu belirtti.

Heather Cooley, su programı direktörü Pasifik EnstitüsüKaliforniya merkezli bir sürdürülebilirlik araştırma örgütü, ileriye dönük osmoz teknolojisinin hala araştırma ve geliştirme aşamasında olduğunu ve ticari kullanımın 10 yıllarında beş ila 5 arasında olduğunu söylüyor.

Seyreltme Çözümü

Tuzdan arındırma enerji maliyetini azaltmaya yönelik bir başka yaklaşım RO-PRO veya ters ozmoz basıncı geciktirilmiş ozmozdur. RO-PRO, atık su gibi bozulmuş bir tatlı su kaynağının bir membrandan, normalde okyanusa boşaltılacak olan ters ozmozdan kalan yüksek oranda tuzlu çözelti çözeltisine geçirilmesiyle çalışır. İkisinin karıştırılması, bir ters ozmoz pompasına güç sağlamak için kullanılan basınç ve enerjiyi üretir.

Tarafından kullanılan bir sistemden ilham alındı StatkraftNorveç merkezli bir hidroelektrik ve yenilenebilir enerji şirketi olan Güney Kaliforniya Üniversitesi çevre mühendisliği profesörü Amy Childress ve arkadaşları şimdi California'da RO-PRO'ya pilotluk yapıyor. Childress, “iyimser” tahminlerine göre RO-PRO'nun ters ozmoz 30 yüzde için gereken enerjiyi azaltabileceğini gösteriyor. Bazı tanımlanmamış şirketlerin pilotlarına ilgi gösterdiğini belirtti.

Yeniden Toplama ve Yenilenebilir Enerji

Fravel, pek çok bitkinin işlemden enerji geri kazanmaya çalıştığını söylüyor. Örneğin, turboşarjlar, çıkan konsantre tuzlu su akımından kinetik enerji alır ve onu gelen deniz suyunun kenarına tekrar uygular. “Besleme tarafında 900 [inç kare başına pound] olabilir ve konsantre 700 psi'de çıkıyor olabilir. Konsantre akışında çok fazla enerji var ”dedi.

Yenilenebilir malzemelerin enerji girişine dahil edilmesi, tuzdan arındırma işleminin sürdürülebilirliğini arttırmak için özellikle ümit verici bir yaklaşımdır. Suyun membranlara geçmeden önce hazırlanması, enerji tasarrufu da sağlayabilir. Fravel, “Ters ozmosa girmeden önce suyu ne kadar iyi temizleyebilirseniz, o kadar iyi çalışır” diyor. Bahreyn, Japonya, Suudi Arabistan ve Çin'deki tesisler daha yumuşak bir ters ozmoz işlemi için ön işlem kullanıyor.

Yenilenebilirleri işlerin enerji girişine dahil etmek, tuzdan arındırma işleminin sürdürülebilirliğini arttırmak için özellikle umut verici bir yaklaşımdır. Halen, tuzdan arındırılmış suyun yüzde 1'i, çoğunlukla küçük ölçekli tesislerde, yenilenebilir kaynaklardan gelen enerjiden geliyor. Ancak daha büyük tesisler enerji portföylerine yenilenebilir ürünler eklemeye başlıyor.

Yıllarca süren kuraklıkla mücadelenin ardından Avustralya, çevrimiçi olarak 2006'ten 2012'e altı adet tuzdan arındırma tesisi getirerek 10 milyar dolardan fazla yatırım yaptı. Pankratz, tesislerin hepsinin enerji için bazı yenilenebilir enerji kaynakları kullandıklarını söylüyor. Avustralya’nın en kalabalık kentine suyun yüzde 15’ini sağlayan Sydney Water tuzdan arındırma tesisi, 67-türbin Başkent Rüzgar Çiftliği’nden güneydeki 170 mil mesafesindeki ofsetlerden güç alıyor.

Güneş enerjisi birçok ağır tuzsuzlaştırma ülkesi için caziptir - özellikle Orta Doğu ve Karayipler'de güneşin bol olduğu yerler. Daha iddialı projelerden birinde, Birleşik Arap Emirlikleri enerji şirketi Masdar, 2013'te, 22'te planlı bir fırlatma ile günde 2020 milyon galondan fazla üretim yapabilen dünyanın en büyük güneş enerjili tuzdan arındırma tesisinde çalıştığını açıkladı.

Çevresel etkiler

Elbette, deniz suyunu kullanma planları, deniz yaşamı üzerindeki etkileri göz önünde bulundurmalıdır. Birçok tuz giderme tesisi açık okyanus alımlarını kullanır; Cooley, bunlar genellikle taranıyor, ancak tuzdan arındırma işlemi, bitki alımı sırasında veya bitkinin arıtma aşamalarında hala organizmaları öldürebiliyor, diyor Cooley. Doğal bir filtre olarak kullanmak için kumun altına giren yeni yüzey altı girişleri bu kaygıyı hafifletebilir.

Ayrıca tuzdan arındırma işleminden sonra çok fazla tuzlu sudan nasıl kurtulacağınız da bir sorun. Her iki galonda bir tesis, bir galon içilebilir su ve bir galon su geldiğinde yaklaşık iki kat daha fazla tuz anlamına gelir. Çoğu bitki bunu tekrar giriş kaynağı olarak çalışan aynı su kütlesine boşaltır.

Ela, Umman'daki ileri osmoz tesisi gibi daha küçük bitkilerin tuzdan arındırma teknolojisinin geleceği olabileceğini söylüyor. RO-PRO teknolojisi deşarjdaki tuz konsantrasyonunu azaltmak için altta yaşayan canlılara zarar verebilecek bir yol sunuyor. Popülerlik kazanmanın bir başka yöntemi de, yüksek tuzlu noktaları önleyen konsantre deşarj ile deniz suyu karışımının hacmini artıran bir dizi nozül olan difüzörlerin kullanılmasıdır.

Okyanus deşarjını ele alan son zamanlardaki çalışmalardan birinde, Aston Üniversitesi'nden Davies, magnezyum klorürü “karbondioksiti absorbe etmek için iyi bir ajan” olarak adlandırdığı magnezyum okside dönüştürmek için güneş enerjisiyle briny deşarjını artırdı. Gelişme aşamaları, ancak deşarjı azaltma ve CO'yu çıkarmanın ikili çevresel faydası olabilir2 Okyanustan konsantre zaplamak için güneş enerjisi kullanarak.

Ölçüsel

Ela, Umman'daki ileri osmoz tesisi gibi daha küçük bitkilerin tuzdan arındırma teknolojisinin geleceği olabileceğini söylüyor. Yeni yeniliklerin çoğu daha küçük ölçekte ekonomik anlamda anlamlı olabilir ve şirketlerin altyapıya bu kadar fazla yatırım yapmaları gerekmeyeceğini söylüyor.

Ela, “Büyük bitkiler yerine, günlük tuzdan arındırma tesisleri başına 10,000 galon seviyesine inebiliriz” diyor. “Yerel yönetim ve küçük deniz suyu arıtma tesislerinin küçük topluluklara hizmet ettiğini görüyorum.”

Bu, aynı zamanda yenilenebilir enerjinin daha büyük bir rol oynamasına izin vermek gibi çevresel faydalar sağlayacaktır, çünkü küçük bitkileri güneş ve rüzgârla güçlendirmek, büyük bitkilerden çok daha kolaydır.

Pankratz tuzdan arındırma işleminin her zaman tatlı su arıtmasından daha pahalı olacağını söyledi. Yine de yenilikler, tatlı suya olan talep gittikçe büyüyen bir dünyada büyüdükçe tuzdan arınmanın giderek daha uygulanabilir bir seçenek haline gelmesine yardımcı olacaktır.

Ensia ana sayfasını görüntüle Bu makale ilk olarak göründü Ensia

Yazar hakkında

BIENKOWSKI brianBrian Bienkowski Environmental Health News ve kardeş sitesi The Daily Climate'ın editörlüğünü yapıyor. Çevre gazeteciliği alanında yüksek lisans derecesine ve Michigan State Üniversitesi'nden pazarlama alanında lisans derecesine sahiptir. Minyatür dachshund Louie ile birlikte Lansing, Michigan'da yaşıyor.

İlgili Kitap

{AmazonWS: searchindex = Kitaplar; anahtar kelimeler = 082138838X; maxResults = 1}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

InnerSelf'i takip et

facebook-icontwitter-ikonrss-ikon

E-posta ile son alın

{Emailcloak = off}