MITで開発されたプロセスは、濃縮ブラインを有用な化学物質に変え、脱塩をより効率的にする可能性があります。
デビッドL.チャンドラー|MITニュースオフィス
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このような海辺の淡水化プラントは、通常、大量の濃縮塩水を海に排出します。 MITの研究者は、代わりに、この廃棄物の多くが有用な化学物質に変わる可能性があることを示しました。
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図は、提案されたプロセスの可能性を示しています。 逆浸透（RO）淡水化プラントの廃棄物の流れから、または産業プラントや岩塩採掘作業から得られる可能性のある塩水は、水酸化ナトリウム（NaOH）や塩酸（HCl）などの有用な化学物質を生成するために処理できます。
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急速に成長している淡水化産業は、世界の乾燥した沿岸地域で飲料水や農業用の水を生産しています。 しかし、それは廃棄物として多くの高濃度の塩水を残します。これは通常、海に捨てることによって処分されます。このプロセスには、費用のかかるポンプシステムが必要であり、海洋生態系への損傷を防ぐために慎重に管理する必要があります。 現在、MITのエンジニアは、より良い方法を見つけたと言っています。
新しい研究では、彼らは、かなり単純なプロセスを通じて、廃棄物を有用な化学物質に変換できることを示しています。これには、脱塩プロセス自体をより効率的にすることができるものも含まれます。
このアプローチは、他の製品の中でも特に水酸化ナトリウムを製造するために使用できます。 苛性ソーダとしても知られる水酸化ナトリウムは、淡水化プラントに流入する海水を前処理するために使用できます。 これにより、水の酸性度が変化し、塩水をろ過するために使用される膜の汚れを防ぐのに役立ちます。これは、一般的な逆浸透淡水化プラントの中断と失敗の主な原因です。
コンセプトは本日ジャーナルに記載されています自然触媒作用MITの研究科学者であるアミットクマール、機械工学のジョン教授による他の2つの論文。 H. Lienhard V、および他のいくつか。 Lienhardは、水と食品のJameel教授であり、Abdul Latif Jameel Water and Food SystemsLabのディレクターです。
「淡水化業界自体がそれをかなり多く使用しています」とKumarは水酸化ナトリウムについて述べています。 「彼らはそれを購入し、それにお金を費やしています。 したがって、工場でその場で製造できれば、それは大きな利点になる可能性があります。」 植物自体に必要な量は、塩水から生産できる総量よりもはるかに少ないため、販売可能な製品になる可能性もあります。
廃塩水から製造できる製品は水酸化ナトリウムだけではありません。淡水化プラントや他の多くの工業プロセスで使用されるもう1つの重要な化学物質は塩酸です。塩酸は、確立された化学処理方法を使用して廃塩水から現場で簡単に製造できます。 この化学薬品は、淡水化プラントの部品の洗浄に使用できますが、化学薬品の製造や水素源としても広く使用されています。
現在、世界は淡水化によって1日あたり1,000億リットル（約270億ガロン）以上の水を生産しており、これにより同量の濃縮塩水が残ります。 その多くは海に汲み上げられており、現在の規制では、塩の適切な希釈を確実にするために費用のかかる流出システムが必要です。 したがって、塩水を変換することは、特に脱塩が世界中で急速に成長し続けているため、経済的にも生態学的にも有益である可能性があります。 「環境的に安全なブラインの排出は現在の技術で管理できますが、ブラインから資源を回収し、放出されるブラインの量を減らす方がはるかに優れています」とLienhard氏は言います。
ブラインを有用な製品に変換する方法は、望ましくない化合物を除去するための最初のナノ濾過、その後の1つまたは複数の電気透析段階を含む、よく知られた標準的な化学プロセスを使用して、目的の最終製品を生成します。 提案されているプロセスは新しいものではありませんが、研究者はブラインから有用な化学物質を生産する可能性を分析し、淡水化プロセスの経済的実行可能性を高めるために商業運転に変えることができる製品と化学プロセスの特定の組み合わせを提案しました。その環境への影響を減らします。
「この非常に濃縮された塩水は、海洋生物を保護するために慎重に取り扱う必要があり、資源の浪費であり、海に戻すにはエネルギーがかかります」。したがって、それを有用な商品に変えることは、Win-Win、Kumarです。と言います。 また、水酸化ナトリウムは非常に遍在する化学物質であるため、「MITのすべての研究室にいくつかあります」と彼は言います。したがって、水酸化ナトリウムの市場を見つけることは難しくありません。
研究者たちは、プロセスの実際の経済性を解明するのに役立つプロトタイププラントを構築する次のステップに関心があるかもしれない企業とこの概念について話し合った。 「1つの大きな課題はコストです。電気代と設備費の両方です」とKumar氏は言います。
チームはまた、ブラインの流れから他の低濃度の物質を抽出する可能性についても引き続き検討していると彼は言います。これには、ブライン処理をさらに経済的に実行可能な事業にする可能性のあるさまざまな金属やその他の化学物質が含まれます。
「言及され、私に強く共感した1つの側面は、使用場所でこれらの化学物質のより「局所的」または「分散的」生産をサポートするためのそのような技術の提案でした」と水管理の教授であるユルグ・ケラーは言います。オーストラリアのクイーンズランド大学で、この仕事に関与していませんでした。 「これらの化学物質の濃縮と輸送は、通常使用される濃度での実際の生産よりも多くのコストとさらに高いエネルギー需要を追加することが多いため、これはいくつかの大きなエネルギーとコストの利点をもたらす可能性があります。」
研究チームには、MITのポスドクであるキャサリンフィリップスと学部生のジャニーカイ、およびドイツのブラウンシュヴァイク大学のウーヴェシュレーダーも含まれていました。 この作業は、MITエネルギーイニシアチブを通じて、フェロビアルの子会社であるカダグアによってサポートされました。