فناوری نمک‌زدایی ساخته‌شده توسط دانشجویان با کارآیی ۹۰ درصد، آب شور را به آب شیرین تبدیل می‌کند
یکی از دانشجویان یک روش جدید برای نمک‌زدایی آب‌های شور توسعه داده که قادر است بیش از ۹۰ درصد آب شور را به آب شیرین تبدیل کند و راه‌حلی پایدار برای کمبود آب ارائه می‌دهد.
تاییا اودونتو، دانشجوی کارشناسی در دانشگاه تگزاس در ال پاسو (UTEP)، این سیستم را توسعه داده که به او مقام اول و بودجه‌ای از مسابقه کامل فضانوردی مراکز تحقیقاتی مهندسی (NSF) را داده است.
تحقیق، متاتز الکترودیالیز بدون نمک (SF-EDM) را به عنوان فرآیندی ثانویه برای بهبود بازیافت آب در نمک‌زدایی ارزیابی می‌کند و بازیافت کلی ۹۰ درصدی را به دست می‌آورد. SF-EDM نشان داد که انتخاب‌پذیری بالایی دارد و بدون اضافه کردن کلرید سدیم، شوری را ۹۳ درصد کاهش می‌دهد و این به ۸۰ درصد هزینه روش‌های سنتی انجام می‌شود.
«در کلاس، استاد گفت که اگر کسی بیاموزد که چگونه آب شور با غلظت بالای نمک را به چیزی با ارزش تبدیل کند، این برای سیاره تحول‌آفرین خواهد بود. در آن لحظه به خودم گفتم که من کسی خواهم بود که راه‌حلی برای آب شور پیدا کنم و این فکر هرگز از ذهنم بیرون نرفته است.» اودونتو، که دانشجوی دکتری در علوم محیطی و مهندسی در UTEP است، در بیان این نکته گفت.
نمک‌زدایی آب شور بهبود یافته
علیرغم اینکه روش استاندارد صنعت برای نمک‌زدایی، RO است، محدودیت‌هایی در بازیافت آب دارد و تنها تا ۸۵ درصد آب شور را به آب شیرین تبدیل می‌کند و ۱۵ درصد باقی‌مانده را به آب شور غلیظ می‌گذارد.
معمولاً، یک فرآیند به نام تزریق چاه عمیق برای تزریق این آب شور باقی‌مانده به زیرزمین استفاده می‌شود. با این حال، تزریق چاه عمیق مشکلاتی دارد، از جمله از دست دادن فلزات و مواد معدنی ارزشمندی چون لیتیوم که در تولید خودروهای برقی، کامپیوترها و تلفن‌ها استفاده می‌شود و همچنین خطرات زیست‌محیطی.
طبق مقاله تحقیقاتی، جوامع داخلی اغلب با گزینه‌های محدودی برای دفع کنسانتره نمک‌زدایی مانند مخازن تبخیر، کاربردهای زمینی، یا تزریق چاه عمیق مواجه هستند. این روش‌ها چالش‌هایی ایجاد می‌کنند، از جمله آلودگی خاک و آب‌های زیرزمینی با محتوای نمک بالا، هزینه‌های بالا و ظرفیت‌های محدود.
برای رفع این مسائل، الکترودیالیز (ED) یک راه حل الکتریکی برای جداسازی یون‌ها با استفاده از غشاهای تبادل یونی (IEMs) ارائه می‌دهد. برخلاف اسمز معکوس (RO) که از فشار استفاده می‌کند، ED از میدان الکتریکی استفاده می‌کند و آن را برای نمک‌زدایی آب شور و تصفیه پساب‌های صنعتی موثر می‌سازد.
چندین نوع مختلف ED وجود دارد، مانند الکترودیالیز با غشای دو قطبی (BMED) برای تولید اسیدها و پایه‌ها، و متاتز الکترودیالیز (EDM) برای تغییر نمک‌های با حلالیت کم به نمک‌های با حلالیت بالا.
کار اودونتو متاتز الکترودیالیز بدون نمک (SF-EDM) را بررسی می‌کند، که نیازی به کلرید سدیم ندارد، از غشاهای تک‌ظرفیتی برای بهبود نمک‌زدایی استفاده می‌کند.
بازیافت آب کارآمد
آب شور با استفاده از متاتز الکترودیالیز بدون نمک، که از جریان‌های الکتریکی، ورقه‌ها یا فیلم‌های نازک، و غشاهای تبادل یونی برای جداسازی نمک از آب در سطح مولکولی استفاده می‌کند، تصفیه می‌شود.
نتایج امیدبخش بودند: بعد از انجام اسمز معکوس و متاتز الکترودیالیز بدون نمک به ترتیب، بیش از ۹۰ درصد آب شور به آب شیرین تبدیل می‌شود.
علاوه بر این، به گفته اودونتو، این فرآیند غلظت بالاتری از فلزات و مواد معدنی مهم که در بخش‌های مختلفی مانند غذا، بهداشت و فناوری استفاده شده‌اند، تولید کرده است.
«تحقیق تاییا به خدمات عمومی کمک خواهد کرد که پول خود را ذخیره کنند و مردم در سراسر کشور بتوانند فاکتورهای خدماتی خود را به طور معنی‌داری کاهش دهند و هدف جامعه در حفاظت آب را به پیش برند»، ایوان سانتیاگو، استاد وابسته در دپارتمان مهندسی عمران در UTEP و مشاور دکتری اودونتو، در یک بیانیه گفتند.
تحقیقات اودونتو با چندین آزمایش زنده با همکاری اداره بازیابی آمریکا، دانشگاه ایمسکی، تأسیسات نمک‌زدایی کی بیلی هاتچیسون، آب ال پاسو و ائتلاف ملی برای نوآوری آب (NAWI) ادامه خواهد یافت.
این آزمایش‌ها به بهبود بیشتر فرآیند متاتز الکترودیالیز بدون نمک کمک خواهند کرد و نور بیشتری بر مکانیزم‌هایی که می‌توانند برای گسترده‌تر و اقتصادی شدن این روش به کار روند خواهند انداخت.
جزئیات کار تحقیق که انجام شده، در مجله نمک‌زدایی منتشر شده است.
