Puwede Bang Maupo ang Saltwater Ang Ating Lumalawak na uhaw?

Puwede Bang Maupo ang Saltwater Ang Ating Lumalawak na uhaw?

Ang isang lalong nakakapagod na mundo ay tumatagal ng isang bagong pagtingin sa desalination. Tila simple sapat: Dalhin ang asin sa labas ng tubig upang ito ay uminom.

Ngunit ito ay mas kumplikado kaysa sa lumilitaw ito sa unang sulyap. Ito ay lalong napakahalaga sa isang mundo kung saan ang mga mapagkukunan ng tubig-tabang ay unti-unting napapagod ng paglago ng populasyon, pag-unlad, droughts, pagbabago ng klima at higit pa. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga mananaliksik at mga kumpanya mula sa Estados Unidos sa Australia ay pino-tune ng isang siglo-lumang konsepto na maaaring ang hinaharap ng pagsusubo sa uhaw sa mundo.

"Pagdating sa pagtaas ng supply ng tubig, mayroon kang apat na pagpipilian: Palakihin ang iyong halaga ng muling paggamit, dagdagan ang imbakan, pangalagaan ito o lumipat sa isang bagong mapagkukunan," sabi ni Tom Pankratz, isang consultant ng desalination at kasalukuyang editor ng lingguhang pahayagan sa kalakalan Ulat ng Desalination ng Tubig. "At para sa maraming lugar sa buong mundo, ang tanging bagong pinagkukunan ay desalination."

Mahusay na Proseso

Ang teknolohiya ng desalination ay nasa paligid ng maraming siglo. Sa Gitnang Silangan, ang mga tao ay may mahabang pagtatanim ng maalat na tubig sa lupa o tubig sa dagat, at pagkatapos ay nagpapalawak ng singaw upang makabuo ng walang tubig na tubig para sa pag-inom o, sa ilang mga kaso, para sa irigasyong pang-agrikultura.

Sa paglipas ng panahon ang proseso ay naging mas sopistikadong. Karamihan sa modernong mga pasilidad ng desalination ay gumagamit ng reverse osmosis, kung saan ang tubig ay pumped sa mataas na presyon sa pamamagitan ng semipermeable membranes na alisin ang asin at iba pang mga mineral.

Ang buong mundo tungkol sa 300 milyong tao ay nakakakuha ng ilang mga freshwater mula sa higit sa 17,000 desalination halaman sa 150 bansa. Ang mga bansa sa Gitnang Silangan ay pinangungunahan ang pamilihan dahil sa kakailanganin at availability ng enerhiya, ngunit sa mga pagbabanta ng mga shortage ng tubig-tabang na kumakalat sa buong mundo, ang iba ay mabilis na sumasali sa kanilang mga hanay. Ang kapasidad ng industriya ay lumalaki tungkol sa 8 porsiyento bawat taon, ayon kay Randy Truby, tagatangkilik at dating pangulo ng International Desalination Association, isang grupo ng industriya, na may "pagsabog ng aktibidad" sa mga lugar tulad ng Australia at Singapore.

Sa Estados Unidos, isang $ 1 bilyon na halaman ang itinatayo sa Carlsbad, Calif., Upang magbigay ng tungkol sa 7 na porsiyento ng mga pangangailangan ng inuming tubig para sa rehiyon ng San Diego. Kapag napupunta sa online sa huli 2015 ito ang magiging pinakamalaking sa North America, na may kapasidad na 50-milyong-galon-kada-araw. At kasalukuyang nasa California ang tungkol sa mga panukalang planta ng 16 desalination sa mga gawa.


Kunin ang Pinakabagong Mula sa InnerSelf


Karamihan ng tubig sa Lupa ay matatagpuan sa mga karagatan at iba pang mga tubig sa dagat.

Ngunit mahal ang desalination. Ang isang libong gallons ng freshwater mula sa planta ng desalination ay nagkakahalaga ng average na US consumer na $ 2.50 sa $ 5, sabi ni Pankratz, kumpara sa $ 2 para sa maginoo freshwater.

Ito rin ay isang baboy na enerhiya: Ang mga halaman ng desalination sa buong mundo ay kumakain higit sa 200 milyong kilowatt-oras bawat araw, na may mga gastos sa enerhiya na tinatayang 55 na porsiyento ng kabuuang gastos ng operasyon at pagpapanatili ng mga halaman. Ito ay tumatagal ng karamihan sa mga halaman ng reverse osmosis tungkol sa 3 sa 10 kilowat-oras ng enerhiya upang makabuo ng isang metro kubiko ng tubig-tabang mula sa seawater. Ang mga tradisyunal na pag-inom ng mga halaman sa paggamot sa tubig ay kadalasang ginagamit nang maayos sa ilalim ng 1 kWh kada metro kubiko.

At maaari itong maging sanhi ng mga problema sa kapaligiran, mula sa pag-aalis ng mga nilalang sa karagatan upang mabagong baguhin ang mga konsentrasyon ng asin sa kanilang paligid.

Research sa isang suite ng mga pagpapabuti seawater desalination ay underway upang gawin ang proseso ng mas mura at mas kapaligiran friendly - kabilang ang pagbabawas ng pagtitiwala sa Fossil fuel-nagmula enerhiya, na perpetuates ang mabisyo cycle sa pamamagitan ng nag-aambag sa pagbabago ng klima na nag-aambag sa freshwater shortages sa unang lugar.

Upgrade ng lamad

Sinasabi ng karamihan sa mga eksperto na ang reverse osmosis ay kasing epektibo kung saan ito makakakuha. Subalit ang ilang mga mananaliksik ay nagsisikap na mag-pilit ng higit pa sa pamamagitan ng pagpapabuti ng mga lamad na ginagamit upang paghiwalayin ang asin mula sa tubig.

Ang mga lamad na kasalukuyang ginagamit para sa desalination ay ang mga pangunahing manipis na polyamide films na pinagsama sa isang guwang na tubo kung saan ang mga wicks ng tubig. Ang isang paraan upang i-save ang enerhiya ay upang madagdagan ang diameter ng lamad, na kung saan ay direktang sang-ayon sa kung magkano ang tubig-tabang na maaari nilang gawin. Ang mga kumpanya ay lalong lumilipat mula sa 8-inch sa 16-inch diameter membranes, na may apat na beses ang aktibong lugar.

"Maaari kang makagawa ng higit pa tubig habang ang pagbabawas ng bakas ng paa para sa mga kagamitan," sabi ni Harold Fravel Jr., executive director ng American Membrane Technology Association, isang organisasyon na sumusulong sa paggamit ng mga sistema ng paglilinis ng tubig.

Ang isang pulutong ng lamad pananaliksik ay nakatuon sa nanomaterials - materyales tungkol sa 100,000 beses na mas maliit kaysa sa diameter ng isang buhok ng tao. Ang mga mananaliksik ng Massachusetts Institute of Technology ay nag-ulat sa 2012 na ang isang lamad na gawa sa isang isa-atom-makapal na sheet ng carbon atoms na tinatawag na graphene ay maaaring magtrabaho na rin at nangangailangan ng mas kaunting presyon upang mag-bomba ng tubig sa pamamagitan ng polyamide, na halos isang libong beses na mas makapal. Ang mas mababang presyon ay nangangahulugan ng mas kaunting enerhiya upang patakbuhin ang sistema, at, samakatuwid, ang mas mababang mga bill ng enerhiya.

Graphene ay hindi lamang matibay at kapani-paniwalang manipis, ngunit, hindi katulad polyamide, ito ay hindi sensitibo sa compounds tubig paggamot tulad ng kloro. Sa 2013, Lockheed Martin patented ang Perforene lamad, kung saan ay isa atom makapal na may butas maliit na sapat upang mag-umang ng asin at iba pang mga mineral ngunit na payagan ang tubig upang pumasa.

Ang isa pang sikat na nanomaterial solution ay carbon nanotubes, sabi ni Philip Davies, isang researcher ng Aston University na dalubhasa sa mahusay na sistema ng enerhiya para sa paggamot ng tubig. Ang mga carbon nanotubes ay kaakit-akit para sa parehong mga dahilan tulad ng graphene - malakas, matibay na materyal na nakaimpake sa isang maliit na pakete - at maaaring sumipsip ng higit sa 400 porsiyento ng kanilang timbang sa asin.

Ang mga lamad ay kailangang ibalik, kaya ang tibay ng carbon nanotubes at ang mataas na antas ng pagsipsip ay maaaring mabawasan ang kapalit na dalas, na nagse-save ng oras at pera.

Ang teknolohiya ng lamad ang lahat ay "tunog sexy, ngunit hindi madali," sabi ni Pankratz. "May mga hamon sa engineering kapag gumagawa ng isang bagay na napakababa na nagpapanatili pa rin ng integridad."

Ang graphene at carbon nanotubes ay mga dekada ang layo mula sa laganap na paggamit, sabi ni Wendell Ela, isang propesor ng kemikal at environmental engineering professor ng University of Arizona. "Nakikita ko ang mga ito na may epekto, ngunit ito ay isang paraan."

Sinabi ni Truby ang mga hadlang sa komersyalisasyon ay kinabibilangan ng engineering tulad ng maliliit na materyales at paggawa ng mga bagong lamad na katugma sa kasalukuyang mga halaman at imprastraktura.

"Ito ay magiging susi upang mag-upgrade ng mga sistema nang hindi mapunit [sila] pababa at pagbuo ng isang buong bagong halaman," sabi niya.

Ipasa ang Osmosis

Ang iba ay naghahanap ng lampas na reverse osmosis sa isa pang proseso na kilala bilang forward osmosis. Sa pasulong na pagtagas, ang seawater ay iginuhit sa sistema ng isang solusyon na may mga asing-gamot at gas, na lumilikha ng mataas na osmotikong pagkakaiba sa pagitan ng mga solusyon. Ang mga solusyon ay pumasa sa isang lamad nang magkasama, na iniiwan ang mga asing-gamot.

Sinabi ni Ela ang pasulong na pagtagas ay "marahil ay pinaka-mahusay na bilang isang pretreatment at hindi bilang isang stand-alone na paggamot sa komersyal na mga halaman ng tubig sa dagat" dahil ang reverse osmosis ay gumaganap nang mas mahusay sa malaking sukat. Bilang isang pretreatment, ang pagtatapos ng pagtagas ay maaaring pahabain ang buhay ng reverse osmosis na lamad at itaguyod ang pangkalahatang kalusugan ng sistema sa pamamagitan ng pagbawas ng mga kinakailangang disinfectant at iba pang mga pagpipilian sa pretreatment.

Ang proseso ay dapat gumamit ng mas kaunting enerhiya kaysa sa reverse pagtagas, Ela sabi, dahil ito ay hinihimok sa pamamagitan ng termodinamika. Ngunit noong nakaraang summer MIT siyentipiko iniulat na forward pagtagas para desalination ay maaaring patunayan ng mas maraming enerhiya masinsinang kaysa reverse pagtagas dahil sa mataas na konsentrasyon ng asin sa solusyon na nagreresulta mula sa unang hakbang.

British company Modern Water ay nagpapatakbo ng unang commercial forward osmosis plant sa Oman, sa timog-silangan baybayin ng Arabian Peninsula. Sa 26,000 gallons bawat araw, ang sistema ay may mas maliit na kapasidad kaysa sa karamihan sa malalaking sistema ng reverse osmosis. Ang mga opisyal ng kumpanya ay hindi nagbabalik ng mga kahilingan para sa mga komento sa planta. Gayunpaman iniulat ng isang ulat ng kumpanya na ang planta ay may 42 na pagbawas sa porsiyento sa enerhiya kumpara sa reverse osmosis.

Heather Cooley, director ng programang tubig na may Pacific Institute, isang samahan sa pananaliksik na nakabatay sa California, ay nagsasabi na ang pinaka-advanced na osmosis na teknolohiya ay nasa pananaliksik at pag-unlad na yugto, at ang komersyal na paggamit ay limang hanggang 10 taon.

pagbabanto Solution

Isa pang diskarte sa pagbabawas ng enerhiya gastos ng desalination ay RO-PRO, o reverse pagtagas presyon retarded pagtagas. RO-PRO mga gawa sa pamamagitan ng pagpasa isang pinahina pinagmulan freshwater, tulad ng wastewater, sa pamamagitan ng isang lamad sa highly asin solusyon tira mula reverse pagtagas, na kung saan ay normal ay discharged sa karagatan. Ang paghahalo ng dalawang produces presyon at lakas na ginagamit sa kapangyarihan ng isang reverse pagtagas pump.

May inspirasyon ng isang sistema na ginagamit ng Statkraft, isang Norwegian-based na hydropower at renewable energy company, ang propesor ng engineering sa University of Southern California na si Amy Childress at mga kasamahan ay kasalukuyang nagsasagawa ng RO-PRO sa California. Sinasabi ng Childress na "optimistang" mga pagtatantya na maaaring mabawasan ng RO-PRO ang enerhiya na kailangan para sa reverse osmosis 30 na porsiyento. Sinabi niya na ang ilang mga hindi natukoy na mga kumpanya ay nagpakita ng interes sa kanilang piloto.

Pag-recapturing at Renewable Energy

Sinasabi ng Fravel na maraming mga halaman ang nagsisikap na mahuling muli ang enerhiya mula sa loob ng proseso. Ang mga turbocharger, halimbawa, ay kinukuha ang kinetiko na enerhiya mula sa papalabas na stream ng puro tubig-tubig at muling ipahiwatig ito sa gilid ng papasok na tubig sa dagat. "Maaari kang magkaroon ng 900 [pounds bawat parisukat na pulgada] sa bahagi ng feed at ang pag-isiping maaaring lumabas sa 700 psi. Iyon ay isang pulutong ng enerhiya sa pagtutuon ng pansin stream, "sabi niya.

Ang pagsasama ng mga renewable sa enerhiya input side ng mga bagay ay isang partikular na promising diskarte sa pagpapahusay ng sustainability ng desalination. Ang pagbubuhos ng tubig bago ito mapupunta sa mga lamad ay maaari ring makatipid ng enerhiya. "Ang mas mahusay na maaari mong linisin ang tubig bago ito napupunta sa reverse pagtagas, ang mas mahusay na ito ay tumatakbo," sabi Fravel. Ang mga halaman sa Bahrain, Japan, Saudi Arabia at China ay gumagamit ng pretreatment para sa isang mas malinaw na proseso ng reverse osmosis.

Ang pagsasama ng mga renewable sa bahagi ng input ng enerhiya ng mga bagay ay isang partikular na promising diskarte sa pagpapabuti ng sustainability ng desalination. Sa kasalukuyan ang isang tinatayang 1 porsiyento ng desalinadong tubig ay nagmumula sa enerhiya mula sa mga mapagkukunang nababagong, pangunahin sa maliliit na pasilidad. Ngunit mas malalaking halaman ay nagsisimula upang magdagdag ng mga renewable sa kanilang enerhiya portfolio.

Matapos ang mga taon ng struggling sa tagtuyot, Australia nagdala ng anim na mga halaman ng desalination online mula sa 2006 sa 2012, pamumuhunan ng higit sa $ 10 bilyon. Ang lahat ng mga halaman ay gumagamit ng ilang mga renewables para sa kapangyarihan, karamihan sa pamamagitan ng malapit na sakahan hangin na maglagay ng enerhiya sa grid, sabi ni Pankratz. At ang Sydney Water desalination plant, na nagbibigay ng tungkol sa 15 porsyento ng tubig sa pinaka-matao lungsod ng Australia, ay pinalakas ng mga offset mula sa 67-turbine Capital Wind Farm tungkol sa 170 na milya sa timog.

Ang enerhiya ng solar ay kaakit-akit para sa maraming mga mabibigat na bansa ng desalination - lalo na sa mga nasa Gitnang Silangan at ang Caribbean kung saan ang araw ay sagana. Sa isa pang mas mapaghangad na mga proyekto, ang kumpanya ng enerhiya ng United Arab Emirates Masdar ay inihayag sa 2013 na nagtatrabaho ito sa pinakamalaking solar powered solar desalination plant sa mundo, na may kakayahang gumawa ng higit sa 22 milyong gallons bawat araw, na may isang pinaplano na paglunsad sa 2020.

Mga Impormasyong Pangkapaligiran

Siyempre, ang mga plano na gamitin ang tubig sa dagat ay dapat isaalang-alang ang mga implikasyon para sa buhay sa dagat. Ang maraming mga pasilidad ng desalination ay gumagamit ng mga open intake sa karagatan; ang mga ito ay madalas na screen, ngunit ang proseso ng desalination ay maaari pa ring pumatay ng mga organismo sa panahon ng paggamit o sa loob ng mga phase ng paggamot ng halaman, sabi ni Cooley. Ang mga bagong subsurface intake, na bumababa sa ilalim ng buhangin upang magamit ito bilang isang natural na filter, ay maaaring makatulong sa pagpapagaan ng pag-aalala na ito.

Gayundin, may problema kung paano mapupuksa ang maraming malubhang tubig pagkatapos ng desalination. Ang bawat dalawang gallon na isang pasilidad ay nangangailangan ng isang galon ng tubig na inumin at isang galon ng tubig na halos dalawang beses na maalat gaya ng pagdating nito. Karamihan sa mga halaman ay naglalabas na ito sa parehong katawan ng tubig na nagsisilbing pinagmumulan ng paggamit.

Sinabi ni Ela na mas maliit ang mga halaman, tulad ng planta ng pagtagas ng pasulong sa Oman, ay maaaring maging hinaharap ng teknolohiya ng desalination. Ang teknolohiya ng RO-PRO ay nag-aalok ng isang paraan upang mabawasan ang konsentrasyon ng asin sa paglabas, na maaaring makapinsala sa mga nilalang sa ilalim ng tirahan. Ang isa pang paraan ng pagkakaroon ng katanyagan ay ang paggamit ng mga diffuser, isang serye ng mga nozzle na nagpapataas ng lakas ng tunog ng tubig sa paghahalo sa pag-concentrate discharge na pumipigil sa mga spot ng mataas na asin.

Sa isa sa mga bagong nobelang pag-aaral na tumutugon sa paglabas ng karagatan, si Davies ng Aston University ay pinainit ang malakas na pagdiskarga na may solar na enerhiya upang i-convert ang magnesium chloride sa magnesium oxide, na tinatawag niyang "isang mahusay na ahente upang sumipsip ng carbon dioxide." nagsisimula na yugto, ngunit maaaring magkaroon ng dobleng benepisyo sa kapaligiran ng pagbawas ng paglabas at pagtanggal ng CO2 mula sa karagatan na gumagamit ng solar power sa zap ang pag-isiping mabuti.

Sukat ng Wise

Sinabi ni Ela na mas maliliit na halaman, tulad ng planta ng pagtagas ng pasulong sa Oman, ay maaaring maging hinaharap ng teknolohiya ng desalination. Maraming mga mas bagong mga makabagong ideya ang maaaring gumawa ng pang-ekonomiyang kahulugan sa isang mas maliit na antas, at ang mga kumpanya ay hindi kailangang mag-invest kaya magkano sa imprastraktura, sabi niya.

"Sa halip ng malalaking halaman, maaari tayong bumaba sa 10,000 gallons bawat araw ng mga halaman ng desalination," sabi ni Ela. "Nakikita ko ang desentralisasyon at maliliit na mga halaman ng desalination na naglilingkod sa maliliit na komunidad."

Nagbibigay din ang mga ito ng mga benepisyo sa kapaligiran tulad ng pagbibigay ng renewable enerhiya upang maglaro ng mas malaking papel, dahil mas madaling magamit ang maliliit na halaman na may solar at hangin kaysa sa mga malalaking bagay, sabi niya.

Pankratz sabi ni desalination ay palaging magiging mas mahal kaysa sa pagpapagamot ng tubig-tabang. Still, makabagong-likha ay makakatulong desalination maging isang increasingly maisasagawa pagpipilian bilang ang demand para sa freshwater ay lumalaki sa isang unting nauuhaw mundo.

Tingnan ang homepage ng Ensia Ang artikulong ito ay orihinal na lumitaw sa ensia

Tungkol sa Ang May-akda

Bienkowski brianNaghahain si Brian Bienkowski bilang editor ng Environmental Health News at ang sister site nito, Ang Daily Climate. May hawak siya ng master's degree sa journalism sa kapaligiran at isang bachelor's degree sa marketing mula sa Michigan State University. Siya ay nabubuhay sa kanyang maliliit na dachshund, Louie, sa Lansing, Michigan.

Kaugnay na Aklat

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = 082138838X; maxresults = 1}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

sundin ang InnerSelf sa

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Kumuha ng Pinakabagong Sa pamamagitan ng Email

{Emailcloak = off}