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Servizio del mondo assetato: Tendenze relative alla desalificazione

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Tecnologie per l'acqua potabile di buona qualità.

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La domanda è chiara: Come la domanda globale crescente dell'acqua sarà incontrato? Anche se molte proposte esistono, le risposte non sono così chiare.

Secondo l'Unesco? enciclopedia di s di desalificazione e delle risorse idriche (DESWARE)? Oltre che la penuria dell'acqua, la contaminazione chimica e biologica dei rifornimenti di acqua potabile è un problema globale importante. “Una grande percentuale di popolazione del mondo non ha accesso all'acqua potabile di buona qualità ed intorno 80% delle malattie del mondo sono attribuibili ai rifornimenti idrici, al risanamento ed al trattamento delle acque inadeguati.?

Anche se circa 71% della terra? la superficie di s è coperta di acqua, più di 96% di quello è salino, o salato. Di conseguenza, l'efficace e tecnologia pratica di desalificazione ha potuto fare i grandi progressi a risolvere il mondo? problemi del rifornimento idrico di s. A partire da 2013 ci erano più di 17.000 piante di desalificazione in 150 paesi, producendo più di 21 miliardo galloni dell'acqua al giorno, secondo l'associazione internazionale di desalificazione.

Gli ostacoli esistono, tuttavia, ad aumentare quei numeri.

Lo studio geologico degli Stati Uniti (USGS) definisce l'acqua dolce? cioè cassaforte per bere? come avendo meno di 1.000 PPM di sale dissolto. La concentrazione in acqua di mare è di 35.000 PPM. L'acqua con meno di 10.000 PPM dei sali dissolti è definita come salmastro ed è trovata in sia acqua di superficie che in strati acquiferi sotterranei. Anche con le concentrazioni relativamente piccole di sale, l'acqua salmastra offre un gusto sgradevole, che lo rende inaccettabile come acqua potabile.

Le tecnologie per desalificazione di acqua di mare e dell'acqua salmastra variano, anche se ci è una certa sovrapposizione.

Acqua di mare: Osmosi d'inversione

La desalificazione dell'acqua di mare usando l'osmosi d'inversione (RO), un disponibile trattato dagli anni 70, è fra le tecnologie più prevalenti universalmente. Il vantaggio del RO è che può produrre i gran quantità dell'acqua trattata. Per esempio, la più grande pianta del RO nell'emisfero occidentale è in costruzione a Carlsbad, California e si pensa che trasporti 50 milione galloni di acqua potabile un il giorno per l'inizio della contea di San Diego in 2016.

Ma il RO richiede l'assorbimento di energia significativo. Che cosa è più, perché dissala soltanto circa 50% dell'acqua di mare dell'input, l'altro 50%, che ha un'alta concentrazione di sali, deve essere scaricato in qualche modo come spreco.

Il RO richiede una pompa di pressurizzare l'acqua dell'input per forzarla tramite una membrana di plastica semipermeabile. Una pompa elettrica è utilizzata tipicamente per effettuare quella pressione. I costi di elettricità per la corsa della pompa possono essere un fattore importante nel costo generale della tecnologia. Poiché la ricerca dell'inizio degli anni 80 è stata continua sviluppare i nuovi materiali della membrana che richiedono meno pressione ed inoltre rifiuti una maggior percentuale di sale. Le membrane moderne del RO, fatte dalla poliammide composita di sottili pellicole, hanno permesso ad una riduzione di 30 volte del rendimento energetico e ad una riduzione approssimativamente uguale del passaggio del sale confrontato alle membrane in anticipo dell'acetato di cellulosa.

La ricerca sta effettuanda per vedere se il materiale di carbonio spesso dell'un-atomo abbia denominato il graphene, scoperto in 2002, potrebbe essere usata per produrre una membrana perforata del carbonio che ridurrebbe la pressione richiesta ancora più. Questo metodo, tuttavia, è improbabile da essere possibile nell'immediato futuro.

? Potete parlare di alcune delle altre tecnologie? dice Menachem Elimelech, direttore dell'Università di Yale? programma ambientale di ingegneria di s a New Haven, connett.? ma se dovete produrre l'acqua per il rifornimento di acqua potabile, ancora penso che il RO sia la parità aurea.? Ricerchi che sta lavorando sopra userebbe la nanotecnologia per sviluppare le membrane batterio-resistenti. Un'innovazione potrebbe contribuire a risolvere il problema dei biofilms che si sviluppano col passare del tempo sulle superfici della membrana. Queste pellicole aumentano il carico sulla pompa e sollevano la quantità di energia richiesta per farla funzionare.

Laboratorio di funzionamento

Una pianta di desalificazione recentemente aperta in Hadera, Israele, truppa fra il mondo? più grandi piante di desalificazione del RO dell'acqua di mare di funzionamento di s. Durante il relativo terzo anno di funzionamento, ha prodotto una media di più di 100 milione galloni al giorno di acqua dolce. Inoltre servisce da laboratorio di funzionamento affinchè i metodi studianti riduca i costi.

Una maggiore parte di quello sforzo è la capacità di spostare i tassi di produzione durante un periodo di 24 ore per coincidere con i costi crescenti e di cadute dell'elettricità. Questa variazione nella produzione può essere fatta perché il sistema comprende una combinazione di unità che funzionano paralelamente, ciascuno di che può essere controllato esclusivamente. La funzione inoltre usa un sistema di recupero di energia, come è tipico per le piante moderne del RO, in cui l'effluente salino ad alta pressione aziona uno scambiatore di pressione per sfruttare una parte significativa dell'energia residua per aiutare la pompa ad alta pressione.

Il costo di dissalamento dell'acqua di mare che per mezzo del RO varia ampiamente da posizione, secondo il costo dell'elettricità. Esperti in industria quale le patatine fritte di Gary, tecnico della progettazione pianta di desalificazione di Perth, Australia, fautore che usando le fonti di energia alternative.

La seconda difficoltà più grave con desalificazione del RO è più difficile da sormontare: come disfare dell'acqua di scarico altamente salina, denominata salamoia, che è il sottoprodotto inevitabile. La salamoia tipica ha due volte intorno alla concentrazione nel sale come l'acqua di mare dell'input. Anche se gli esperti sono in disaccordo quanto alle conseguenze sull'ambiente di dumping dei grandi numeri di salamoia negli oceani, alcuni (per esempio, Sabine Lattemann dell'agenzia ambientale federale tedesca) hanno condotto la ricerca che mostra un effetto negativo di salinità aumentata sugli organismi marini.

A causa potenzialmente dell'alta energia e dei costi ambientali di osmosi d'inversione, gli sforzi sono in corso sviluppare le tecnologie per trattare l'acqua salmastra di basso-salinità che si presenta in acqua di superficie sotto la superficie e dello strato acquifero. L'acqua in uno strato acquifero occupa gli spazi fra le particelle del terreno e la roccia fratturata sotto la terra? la superficie di s e tende a scorrere verso i luoghi naturali di scarico quali le molle, i fiumi, i laghi, le lagune, le paludi ed il mare.

Secondo un articolo nella rassegna americana di diritto internazionale dell'università, più della metà del mondo? la popolazione di s dipende da acqua freatica per i loro bisogni fondamentali. È pompata alla superficie per uso residenziale, industriale ed agricolo.

Tuttavia, negli Stati Uniti da solo, secondo il USGS? In molte parti del paese, i ritiri dell'acqua freatica superano i tassi della ricarica ed hanno causato i declini del acqua-livello, riduzioni al volume di acqua freatica dell'immagazzinaggio, più bassi livelli del lago e dello streamflow, o cedimento del terreno.? Il USGS continua? Lo sviluppo di acqua freatica salmastra come fonte d'acqua alternativa può contribuire a richiamare le preoccupazioni circa la disponibilità futura dell'acqua.?

Secondo il USGS, l'acqua freatica mineralizzata è alla base di la maggior parte degli Stati Uniti. Una carta dell'Unesco, un'acqua freatica e un cambiamento globale: Le tendenze, le occasioni e le sfide, echi questa valutazione ma la estende universalmente.

Desalificazione salmastra dell'acqua freatica

Un certo numero di tecnologie di desalificazione oltre che il RO sono in varie fasi dello sviluppo per trattare l'acqua freatica salmastra. Generalmente, questi sistemi sono più piccoli e localizzato. Poiché contiene una concentrazione più bassa di sale? esso? la s ha definito spesso semplicemente come acqua quella i gusti troppo salati bere? l'acqua salmastra può essere purificata con un assorbimento di energia più bassa che l'acqua di mare.

L'acqua trattata può essere utile nelle zone rurali che non hanno accesso ai rifornimenti idrici pubblici. Per esempio, uno studio recente del MIT ha sviluppato un programma per un sistema solare-alimentato autonomo di desalificazione, basato sulla tecnica di electrodyalisis, per trattare abbastanza acqua salmastra per fornire ai bisogni di un villaggio in India 2.000 - 5.000 genti.

? I fattori che indicano la scelta dell'elettrodialisi in India comprendono entrambi i relativamente bassi livelli di salinità? variando da 500 a 3.000 milligrammi per litro, rispetto ad acqua di mare a circa 35.000 mg/l? come pure la mancanza della regione di corrente elettrica? dice l'inverno del ricercatore AMO. Suo si associa, Natasha Wright, dice? Anche se l'acqua è tecnicamente sicura da bere, quella non risolve il problema se la gente rifiuta di berla a causa del gusto salato sgradevole.? I ricercatori hanno scelto il electrodyalisis solare (ED), perché potrebbe produrre l'acqua dolce approssimativamente alla metà di uso di energia di un sistema del RO.

Electrodyalisis

Il meccanismo di desalificazione del electrodyalisis è di fronte a quello del RO. In RO, l'acqua salata attraversa una membrana ed i solidi dissolti rimangono dietro. In electrodyalisis, al contrario, i solidi dissolti sono tirati attraverso le membrane e l'acqua? ora dissalato? uscire dal sistema.

Gli impianti trattati passando acqua salmastra fra due elettrodi in modo opposto caricati. Poiché la maggior parte dei sali dissolti in acqua sono ionici, - caricato (cationico) e negativamente - caricato positivamente (anionico), gli ioni sono attirati verso gli elettrodi della polarità opposta. Sono interposte fra gli elettrodi le membrane destinate per passare soltanto i cationi o soltanto gli anioni. Le membrane sono impilate con i distanziatori che separano i flussi di salamoia che hanno negativamente o positivamente - particelle ioniche caricate. I due flussi uniscono ed escono dal sistema come salamoia.

Electrodyalisis produce un rapporto molto maggior dell'acqua dissalata a salamoia che il RO. È inoltre meno energia intensa, poiché ci è contro-pressione più bassa affinchè le pompe sormonti e la quantità di energia elettrica utilizzata nel flusso corrente ionico è direttamente proporzionale alla quantità di sali rimossi. I raddrizzatori per convertire la corrente alternata in corrente continua hanno avuto bisogno di per gli elettrodi sono tipicamente una maggiore parte del sistema. Tuttavia, perché l'unità che è proposta per il progetto pilota indiano alimenterà gli elettrodi con corrente continua prodotta dalle cellule fotovoltaiche solari, la fase del raddrizzatore ha dimostrato inutile.

Una carta nell'edizione dell'11 febbraio 2014 della revisione di tecnologia del MIT propone una modifica al sistema di base di ED aggiungendo un filtro fatto delle particelle del vetro sinterizzato allo scorrimento dell'acqua desalificato dell'uscita. Ciò rimuoverebbe tutti i particelle e batteri di sporcizia microscopici che non si sono eliminati nelle fasi di dialisi.

L'enciclopedia di DESWARE elenca varie installazioni di ED, varianti da una fonte d'acqua rurale in India che produce 30 m3 al giorno, ad un sistema producendo 400 m3 al giorno dell'acqua potabile da un foro del foro a Riyadh, l'Arabia Saudita, ad un 500 di fornitura m3 al giorno per uno stabilimento chimico in Repubblica federale di Germania.

Distillazione solare

Una nuova azienda, WaterFx, installato una dimostrazione ha concentrato l'alambicco solare (CSS) al distretto dell'acqua di Panoche nella California? s Central Valley, uno del mondo? s la maggior parte delle regioni agricole produttive. Ottenendo l'acqua dolce per i raccolti d'irrigazione ed allora dovendo disfare della salamoia residua è una spesa importante per i coltivatori. Il CSS mira ad affrontare entrambi i problemi il riciclaggio dello scolo di irrigazione all'acqua dolce dei prodotti ed usando la salamoia al sale solido dei prodotti e ad altri minerali come sottoprodotti che possono essere una fonte di ingressi.

La tecnologia usa una di più vecchie tecnologie di desalificazione? distillazione? ma è alimentato dai 525 lungo tot piedi, un riflettore solare di 400 chilowatt. Il riflettore concentra la luce solare su un tubo riempito di olio. A sua volta, l'olio heated è trasportato ad un evaporatore di effetto multiplo per generare il vapore, per la condensazione ed il recupero dell'acqua dolce. Lo stadio finale è un sistema di memorizzazione termico che può fare funzionare durante la notte il processo in cui non ci è sole.

In un video, Aaron Mandell, un cofounder dell'azienda, dice che il che distinto il suo sistema dai sistemi tradizionali di distillazione è che ha aumentato l'efficienza ed ha accelerato il tasso di evaporazione entro circa 30 volte. In più, poiché il volume di salamoia che deve essere procedata è intorno 7% del flusso trattato generale, la concentrazione nella salamoia supera 210.000 PPM dei solidi dissolti totali (TDS). Ciò permette all'apparecchiatura disponibile nel commercio di cristallizzazione di essere utilizzata per la produzione dei sottoprodotti solidi che possono essere venduti piuttosto di quanto disfatti di come spreco.

L'installazione a Panoche è una singola unità e quando, funzionare alla piena capacità, produrrà circa 65.000 galloni dell'acqua minerale-libera e del sale al giorno. È proiettato che le unità di questo formato possono essere unite virtualmente senza limite per regolare linearmente in su l'uscita.

Prospettiva

Universalmente, la domanda di acqua dolce sta sviluppandosi ed i rifornimenti disponibili sempre più sono sforzati. Ciò sta stimolando una girata verso desalificazione come senso produrre l'acqua dolce, piuttosto che ritirandola dalle fonti naturali. Sia le iniziative pubbliche che riservate sono in corso sviluppare le nuove tecnologie così come per migliorare quei più vecchi. Per le zone costiere, questo significa tipicamente le grandi installazioni per la conversione dell'acqua di mare. Per le zone interne, la risposta è spesso nei sistemi decentralizzati per il dissalamento dell'acqua freatica salmastra.

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