İçme suyunun geri dönüştürülmesi ekonomik faydalar da sağlayabilir

Gezegendeki suyun sadece %3’ü tatlıdır ve sadece %0,025’i insan tüketimi için uygundur. Bu nedenle içme suyu sınırlı ve çok kıt bir kaynaktır. Kullanıp atmak mümkün değil. Döngüsel bir ekonomi süreciyle mümkün olduğunca yeniden kullanmaya çalışmak daha mantıklı görünüyor. Ama böyle bir şeye nasıl ulaşabiliriz?

Birçok endüstriyel süreç, az ya da çok kirli su akımları üretir. Örneğin deniz suyundan ters osmoz yöntemiyle içme suyu üretiminde tuz oranı yüksek bir akım elde edilir. Bu atık akımlarını temiz su kaynaklarına ve katma değerli ürünlere dönüştürmeye çalışan projeler var.

Uygun tekniklerle, bu konsantre tuz akışları veya tuzlu sular çok talep gören bir hammadde kaynağı haline gelebilirler ve bunların işletilmesi için kara madenciliğinin sunduğundan daha büyük bir potansiyele sahip olabilirler.

Denizde çözünmüş altın, uranyum ve her türlü metalin miktarı, tüm insanlık tarihi boyunca kara mayınlarından çıkarılandan daha fazladır. Kullanımlarındaki sorun, bu maddelerin deniz suyundaki düşük konsantrasyonudur, bu da geri kazanımlarını daha pahalı hale getirir.

Bununla birlikte, ilgili malzemeleri elde etmek için ters osmoz tarafından üretilen tuzlu suların kullanımına izin verebilecek yeni teknikler araştırılmaktadır. Lityum gibi yakında eksik olabilecek bazıları da dahil.

Çöken silika durumu

Aragon Mühendislik Araştırma Enstitüsü’ndeki (I3A) araştırma grubumuz tarafından IQE şirketi ile işbirliği içinde yürütülen araştırmada, suya uygulanan döngüsel ekonominin bir örneğini bulabiliriz. Amacı, çökeltilmiş silis üretiminde üretilen su ve tuzları geri kazanmaktır.

Bu tür silis, diş macununda bir bileşen olarak ve yakıt tasarruflu lastiklerin imalatında dahil olmak üzere çok sayıda uygulamaya sahiptir. Üretiminde, toksik olmayan bir tuz olan bir sodyum sülfat çözeltisi yan ürün olarak elde edilir ve genellikle kullanılmadan atılır.

Bir alternatif, suyu ve sodyum sülfatı ayırmak, böylece suyu proseste yeniden kullanmak üzere geri kazanmaktır (açık bir döngüsel ekonomi durumu). Aynı zamanda çeşitli endüstrilerin (kağıt, cam, seramik, deterjan, ilaç, gıda takviyeleri) hammaddesi olarak kullanılabilecek yüksek saflıkta sodyum sülfat elde edilmiş olacaktır.

Bunu, suyu buharlaştırarak ve ardından buharını yoğunlaştırarak saf su elde ederek yapmak mümkündür, ancak bunu yapmak son derece enerji yoğundur. Değerli enerjiyi tüketmeden konsantrasyonu gerçekleştirebilecek yeni teknikler geliştirmek gereklidir.

Ek olarak, kullanılan enerji yenilenebilir kaynaklıysa (güneş, rüzgar veya jeotermal), çemberi kapatmış olacağız.

Önceki çalışmalar, bu akıntıda bulunan suyun çoğunun geri kazanılmasının, bilinen bir teknik kullanılarak mümkün olduğunu göstermektedir. ters osmoz. Ek olarak, sodyum sülfatta çok daha konsantre bir akım elde edilir ve bu tuz, bir buharlaştırma-kristalizasyon işlemiyle geri kazanılabilir.

Bu kristalleştirme işlemi, birkaç aşamalı buharlaştırıcılar kullanılarak oldukça optimize edilmiştir. Buna rağmen, hala enerji yoğun bir süreçtir, bu nedenle (şu anda fosil yakıtlardan gelen) enerjinin bir kısmının yenilenebilir enerji (örneğin güneş enerjisi) ile değiştirilmesi oldukça arzu edilir olacaktır.

Membranlarla damıtma: yeni bir fırsat

Mevcut araştırmamız, 100°C’nin altındaki sıcaklıklarda suyu buharlaştırmanın mümkün olduğunu gösteriyor. zar damıtma.

İçinde, gözeneklerinden su buharının geçmesine izin veren, ancak sıvı suyun geçmesine izin vermeyen, genellikle polimerik bir zar kullanılır. Davranışı, dokuların yaptıklarına benzer. su geçirmezbuharın geçmesine izin vererek cildin terlemesini kolaylaştırır, ancak sıvı suyun girmesine izin vermez.

Suyun kaynama noktasının altındaki sıcaklıklarda kullanabilen membran distilasyon teknolojisi, özellikle ısıl güneş enerjisi veya atık ısı kaynaklarının (örneğin ortam sıcaklığına yakın sıcaklıktaki sıvı akımları) kullanımı için uygundur. endüstri.

Ek olarak, bu enerjinin kullanımındaki verimliliğin, üretilen su miktarının, bu ısının geleneksel bir kazanda basitçe buharlaştırılmak için kullanılması durumunda elde edilecek olandan birkaç kat daha fazla olacak şekilde çoğaltılmasına izin veren seçenekler vardır.

Membran damıtma tekniği, deniz suyundan içme suyu elde etmek için geniş çapta çalışılmıştır, ancak ters osmoz ile rekabet edip etmediği net değildir. Ancak osmozda uygulanacak basıncın çözünmüş tuzların derişimi ile arttığı dikkate alınmalıdır.

Bu nedenle, ters osmoz ile elde edilen konsantre akışlardan suyu geri kazanmak için membran damıtma kullanılması, artık ozmoz ile arıtma için uygun olmayan akışlardaki suyun geri kazanılmasına izin verdiği için bir fırsat penceresi açar.

Sonuç olarak, teknolojilerin bir kombinasyonu (ters osmoz, membran damıtma ve buharlaştırma+kristalleştirme), suyun döngüsel ekonomisini elde etmek için çok umut verici bir sistem oluşturmaktadır. Sadece su geri kazanılmakla kalmaz, aynı zamanda suda çözünen maddeler de elde edilebilir, böylece sürecin ekonomik uygulanabilirliği iyileştirilir.

Bu teknolojilerin birleşimi, tüm durumlar için evrensel bir çözüm olmayacak, ancak birçok endüstriyel akımın değerlendirilmesinde yeni bir araçtır.