Troi Gwastraff Dihalwyno yn Adnodd Defnyddiol

Gallai'r broses a ddatblygwyd yn MIT droi heli crynodedig yn gemegau defnyddiol, gan wneud dihalwyno yn fwy effeithlon.

David L. Chandler|Swyddfa Newyddion MIT

YMCHWILIADAU PWYSAU

Pennawd:

Mae planhigion dihalwyno glan môr fel hyn fel rheol yn gollwng llawer iawn o heli crynodedig yn ôl i'r môr. Mae ymchwilwyr MIT wedi dangos, yn lle hynny, y gallai llawer o'r gwastraff hwn gael ei droi'n gemegau defnyddiol.

Pennawd:

Mae darlunio yn darlunio potensial y broses a awgrymir. Gellir prosesu heli, y gellid ei gael o'r llif gwastraff o blanhigion dihalwyno osmosis cefn (RO), neu o blanhigion diwydiannol neu weithrediadau cloddio halen, i gynhyrchu cemegolion defnyddiol fel sodiwm hydrocsid (NaOH) neu asid hydroclorig (HCl).

Credydau:

Darlun trwy garedigrwydd yr ymchwilwyr

Delwedd flaenorol Delwedd

Mae'r diwydiant dihalwyno sy'n tyfu'n gyflym yn cynhyrchu dŵr i'w yfed ac ar gyfer amaethyddiaeth yn rhanbarthau arfordirol cras y byd. Ond mae'n gadael llawer o heli dwys iawn ar ôl fel cynnyrch gwastraff, a waredir fel arfer trwy ei ddympio yn ôl i'r môr, proses sy'n gofyn am systemau pwmpio costus ac y mae'n rhaid ei rheoli'n ofalus i atal difrod i ecosystemau morol. Nawr, mae peirianwyr yn MIT yn dweud eu bod wedi dod o hyd i ffordd well.

Mewn astudiaeth newydd, maent yn dangos y gellir trosi'r deunydd gwastraff yn gemegau defnyddiol trwy broses eithaf syml - gan gynnwys rhai a all wneud y broses ddihalwyno ei hun yn fwy effeithlon.

Gellir defnyddio'r dull i gynhyrchu sodiwm hydrocsid, ymhlith cynhyrchion eraill. Fel arall, a elwir yn soda costig, gellir defnyddio sodiwm hydrocsid i ragflaenu dŵr y môr sy'n mynd i'r planhigyn dihalwyno. Mae hyn yn newid asidedd y dŵr, sy'n helpu i atal baeddu y pilenni a ddefnyddir i hidlo'r dŵr hallt - un o brif achosion ymyrraeth a methiannau mewn planhigion dihalwyno osmosis cefn nodweddiadol.

Disgrifir y cysyniad heddiw yn y cyfnodolynCatalysis Naturac mewn dau bapur arall gan y gwyddonydd ymchwil MIT Amit Kumar, athro peirianneg fecanyddol John. H. Lienhard V, ac amryw eraill. Lienhard yw Athro Dŵr a Bwyd Jameel a chyfarwyddwr Labordy Systemau Dŵr a Bwyd Abdul Latif Jameel.

“Mae'r diwydiant dihalwyno ei hun yn defnyddio cryn dipyn ohono,” meddai Kumar am sodiwm hydrocsid. “Maen nhw'n ei brynu, yn gwario arian arno. Felly os gallwch chi ei wneud yn y fan a'r lle yn y ffatri, gallai hynny fod yn fantais fawr. ” Mae'r swm sydd ei angen yn y planhigion eu hunain yn llawer llai na'r cyfanswm y gellid ei gynhyrchu o'r heli, felly mae potensial hefyd iddo fod yn gynnyrch y gellir ei werthu.

Nid sodiwm hydrocsid yw'r unig gynnyrch y gellir ei wneud o'r heli gwastraff: Cemegyn pwysig arall a ddefnyddir gan blanhigion dihalwyno a llawer o brosesau diwydiannol eraill yw asid hydroclorig, y gellir ei wneud yn hawdd ar y safle o'r heli gwastraff gan ddefnyddio dulliau prosesu cemegol sefydledig. Gellir defnyddio'r cemegyn i lanhau rhannau o'r planhigyn dihalwyno, ond mae hefyd yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn cynhyrchu cemegol ac fel ffynhonnell hydrogen.

Ar hyn o bryd, mae'r byd yn cynhyrchu mwy na 100 biliwn litr (tua 27 biliwn galwyn) y dydd o ddŵr o ddihalwyno, sy'n gadael cyfaint tebyg o heli crynodedig. Mae llawer o hynny yn cael ei bwmpio yn ôl i'r môr, ac mae'r rheoliadau cyfredol yn ei gwneud yn ofynnol i systemau gollwng costus sicrhau bod yr halwynau'n gwanhau'n ddigonol. Gall trosi'r heli felly fod o fudd economaidd ac ecolegol, yn enwedig wrth i ddihalwyno barhau i dyfu'n gyflym ledled y byd. “Gellir rheoli gollwng heli yn amgylcheddol ddiogel gyda'r dechnoleg gyfredol, ond mae'n llawer gwell adfer adnoddau o'r heli a lleihau faint o heli sy'n cael ei ryddhau,” meddai Lienhard.

Mae'r dull o drosi'r heli yn gynhyrchion defnyddiol yn defnyddio prosesau cemegol adnabyddus a safonol, gan gynnwys nanofiltration cychwynnol i gael gwared ar gyfansoddion annymunol, ac yna un neu fwy o gamau electrodialysis i gynhyrchu'r cynnyrch terfynol a ddymunir. Er nad yw'r prosesau sy'n cael eu hawgrymu yn newydd, mae'r ymchwilwyr wedi dadansoddi'r potensial i gynhyrchu cemegolion defnyddiol o heli ac wedi cynnig cyfuniad penodol o gynhyrchion a phrosesau cemegol y gellid eu troi'n weithrediadau masnachol i wella hyfywedd economaidd y broses ddihalwyno, er lleihau ei effaith amgylcheddol.

“Rhaid trin yr heli dwys iawn hwn yn ofalus i amddiffyn bywyd yn y môr, ac mae’n wastraff adnoddau, ac mae’n costio ynni i’w bwmpio yn ôl allan i’r môr,” felly mae ei droi’n nwydd defnyddiol yn ennill-ennill, Kumar meddai. Ac mae sodiwm hydrocsid yn gemegyn mor hollbresennol “mae gan bob labordy yn MIT rywfaint,” meddai, felly ni ddylai dod o hyd i farchnadoedd ar ei gyfer fod yn anodd.

Mae'r ymchwilwyr wedi trafod y cysyniad gyda chwmnïau a allai fod â diddordeb yn y cam nesaf o adeiladu planhigyn prototeip i helpu i weithio allan economeg y byd go iawn y broses. “Un her fawr yw cost - cost trydan a chost offer,” ar hyn o bryd, meddai Kumar.

Mae'r tîm hefyd yn parhau i edrych ar y posibilrwydd o echdynnu deunyddiau eraill â chrynodiad is o'r llif heli, meddai, gan gynnwys metelau amrywiol a chemegau eraill, a allai wneud y prosesu heli yn ymgymeriad hyd yn oed yn fwy hyfyw yn economaidd.

“Un agwedd y soniwyd amdani… ac a oedd yn atseinio’n gryf gyda mi oedd y cynnig i dechnolegau o’r fath gefnogi cynhyrchu’r cemegau hyn yn fwy‘ lleol ’neu‘ ddatganoledig ’yn y man defnyddio,” meddai Jurg Keller, athro rheoli dŵr. ym Mhrifysgol Queensland yn Awstralia, nad oedd yn rhan o'r gwaith hwn. “Gallai hyn fod â rhai buddion ynni a chost mawr, gan fod uwch-grynodiad a chludiant y cemegau hyn yn aml yn ychwanegu mwy o gost a galw ynni hyd yn oed yn uwch na chynhyrchu gwirioneddol y rhain yn y crynodiadau a ddefnyddir yn nodweddiadol.”

Roedd y tîm ymchwil hefyd yn cynnwys ôl-ddoc MIT Katherine Phillips a'r myfyriwr israddedig Janny Cai, ac Uwe Schroder ym Mhrifysgol Braunschweig, yn yr Almaen. Cefnogwyd y gwaith gan Cadagua, is-gwmni i Ferrovial, trwy Fenter Ynni MIT.