Aurinkovoimalla toimiva suolanpoisto – vesipulan ratkaiseminen 2.2 miljardille ihmiselle

Veden niukkuuden ongelma on kiireellisempi kuin voimme kuvitella. Esittämien tietojen mukaan YK: n ympäristöohjelmaLähes 50 prosenttia maapallon väestöstä eli lähes neljä miljardia ihmistä kärsii vesipulasta ainakin yhden kuukauden ajan vuodessa.

Ensi vuonna, vuoteen 2025 mennessä, 1.8 miljardia ihmistä kohtaa todennäköisesti sen, mitä elintarvike- ja maatalousjärjestö (FAO) kutsuu "absoluuttiseksi vesipulaksi". 

Tällaisen valtavan ja kaikkialle leviävän ongelman ratkaiseminen vaatii innovatiivisia ratkaisuja, ratkaisuja, jotka käyttävät tutkimattomia tai alitutkittuja resursseja.

Esimerkiksi vesipulaa vastaan ​​taistelemalla merivedet olisi voitu muuttaa makeaksi vedeksi, mikä on yksi tehokkaimmista ratkaisuista, koska merivettä on runsaasti. Olisi parempi, jos prosessi onnistuisi kannetaan ulos käyttämällä uusiutuva energia, kuten aurinkovoimalla. 

Energiatehokas laite juomaveden tuottamiseen merivedestä

Meriveden muuntaminen makeaksi juomavedeksi vaatisi suolanpoistoa. Nykyiset suolanpoistojärjestelmät, jotka pumppaavat merivettä kalvojen läpi erottaakseen suolan vedestä, ovat kuitenkin paitsi energiaintensiivisiä, myös kärsivät suolan kertymisestä laitteen pinnalle. Tämän seurauksena veden virtaus estyy ja tehokkuus heikkenee. Nämä suolakertymät tekevät näistä laitteista sopimattomia jatkuvaan käyttöön ja kalliita, ja ne vaativat usein huoltoa.

Waterloon yliopiston tutkijoiden ryhmä ovat nyt keksineet a inspiroima ratkaisu luonnon veden kiertokulkua, ammentaa voimakkaasti puiden tavasta kuljettaa vettä juurista lehtiin.

Waterloon kemiantekniikan laitoksen professorin, tohtori Michael Tamin mukaan:

"Inspiraation saamme havainnoimalla, kuinka luonto ylläpitää itseään ja miten vesi haihtuu ja tiivistyy ympäristössä."

Koska mekanismi saa inspiraationsa luonnollisesta veden kierrosta, se tuskin tarvitsee suurta huoltoa. 

Prosessi sisältää teknisen ratkaisun, joka saa veden haihtumaan, kuljettaa sen pintaan ja kondensoi sen suljetussa syklissä. Tuloksena on tehokas suolan kertymisen esto ja pidennetty laitteen pitkäikäisyys tinkimättömällä teholla. 

Laitteen etuja lisää se, että se käyttää uusiutuva energia, valmistus laite energiatehokas. Se toimii aurinkovoimalla ja voi muuntaa lähes 93 % auringosta energiaksi.

Tehokkuus on viisi kertaa parempi verrattuna nykyisiin markkinoilla oleviin suolanpoistojärjestelmiin, jotka tuottavat lähes kaksikymmentä litraa makeaa vettä neliömetriä kohden.

Mielenkiintoista, se on sama vesimäärä WHO suosittelee jokaiselle ihmiselle päivittäin perusjuomista ja hygieniaa. 

Jotta laite voisi käyttää aurinkoenergiaa tehokkaasti, tutkijat käyttivät perusmateriaalia nikkeliä (Ni). Nikkelivaahtomuovipohja toimitettiin sähköä johtavalla polymeeripinnoitteella ja lämpöherkillä siitepölyhiukkasilla. Koostumus teki materiaalista suotuisan absorboida auringonvaloa auringon säteilyspektrin läpi. 

Veden ylöspäin suuntautuvaa liikettä varten ohut kerros suolavettä lämmitettiin ja kuljetettiin. Se on samanlainen kuin vesi kulkee luonnollisten puiden kapillaarien läpi. Veden haihtuminen johtaa siihen, että jäljellä oleva suola siirtyy laitteen pohjalle. 

ratkaisun yksinkertaisuus tekee siitä valmiin laajempaan käyttöön. Sen siirrettävyys varmistaa, että se voi olla käytetty syrjäisillä alueilla, erityisesti rannikko- ja saarivaltioissa. 

Kun teet yhteenvedon ratkaisun bruttohyötyjäWaterloon kemiantekniikan laitoksen professori, tohtori Yuning Li, sanoi:

"Tämä uusi laite ei ole vain tehokas, vaan myös kannettava, joten se sopii erinomaisesti käytettäväksi syrjäisillä alueilla, joilla makean veden saatavuus on rajoitettua." 

Tohtori Michael Tam sanoi, että mahdollisten hyötyjen selvittämiseksi edelleen seuraavat:

"Jos testi osoittautuu onnistuneeksi, teknologia voi toimittaa kestävästi makeaa vettä rannikkoyhteisöille ja edistää YK:n kestävän kehityksen tavoitetta kolme, kuusi, 10 ja 12."

Kun taas edellä mainittu tutkimus on herättänyt paljon toivoa tiedeyhteisössä ja kestävien makean veden ratkaisujen puolesta työskentelevissä ihmisissä, myös muut tutkijat ovat olleet mukana.

Tulevalla jaksolla keskustelemme kannettavan suolanpoistoyksikön kehittämisestä, jota MIT:n tutkijat ehdottivat vuonna 2022.

Napsauta tästä oppiaksesi kuinka aurinkokausi ruokkii ihmiskunnan valoisampaa tulevaisuutta.

Kannettava suolanpoistoyksikkö kirkkaan ja puhtaan juomaveden tuottamiseen

Huhtikuussa 2022, MIT-tutkijat kehittivät kannettavan suolanpoistoyksikön joka painoi alle 10 kiloa, suunnilleen matkalaukun kokoinen. Se voisi toimia pienemmällä teholla kuin mitä tarvitaan matkapuhelimen laturin käyttämiseen. Se on ostettavissa 50 dollarilla, kuten edellisessä segmentissämme käsitelleessämme laitteessa, mutta tämäkin ei tarvinnut vettä kulkea suodattimien läpi. Sen sijaan se käytti sähköä hiukkasten poistamiseen juomavedestä.

Ionikonsentraatiopolarisaatiotekniikka, joka tekee yksiköstä suodattamattoman

Prosessi, joka on tutkijoiden vuosikymmenen mittaisen työn tulos, sisälsi sähkökentän kohdistamisen vesikanavan ylä- ja alapuolelle sijoitettuihin kalvoihin. kalvot voivat torjua positiivisesti tai negatiivisesti varautuneita hiukkasia, mukaan lukien suolamolekyylit ja bakteerit ja viruksia, kun vesi lensi niiden ohi. Prosessi voi auttaa pääsemään eroon sekä liuenneista että suspendoituneista kiintoaineista. 

Tutkijat, käyttivät ratkaisuaan harkitusti parhaat käytettävissä olevat tekniikat, mukaan lukien koneoppiminen. Koneoppiminen osoittautui tehokkaaksi ICP- ja elektrodialyysimoduulien ihanteellisen yhdistelmän löytämisessä, koska prosessi käsitti yhteensä kuusi moduulia. 

Tutkijat pitivät myös mielessä, että tällaisten laitteiden, jotka osoittautuvat tehokkaiksi vain, jos niille tulisi paljon käyttäjiä, on oltava helppoja ja helppokäyttöisiä. Siksi se voisi käynnistetään vain yhdellä painikkeella automaattista suolanpoistoa ja puhdistusta varten. 

Se voisi myös ilmoittaa Ishayoiden opettaman käyttäjille, kun suolapitoisuus ja hiukkasmäärät alittivat tietyn siedettävän kynnyksen. tehdä tietojen lukeminen yksinkertainen ja intuitiivinen, tutkijat tarjosivat älypuhelinsovelluksen, joka pystyy ohjaamaan yksikköä langattomasti ja raportoimaan kaikki saatavilla olevat tiedot virrankulutuksesta ja veden suolapitoisuudesta reaaliaikainen. 

Osittain rahoitettu DEVCOM Soldier Center, Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab (J-WAFS), Northeastern Universityn Experimental AI Postdoc Fellowship Program ja Roux AI Institute, tutkimus antoi tyydyttäviä tuloksia. 

Tutkijat ottivat liuoksen laboratoriosta ja testasivat sitä Bostonin Carson Beachillä. Tuloksena oleva vesi ylitti Maailman terveysjärjestön laatuvaatimukset vähentämällä suspendoituneiden kiintoaineiden määrää vähintään kymmenkertaisesti, kun taas prototyyppi tuotti juomavettä 10 litraa tunnissa, mikä vaati vain 0.3 wattituntia litraa kohden.

Kokeen peliä muuttavaa luonnetta käsittelevä vanhempi kirjailija Jongyoon Han, sähkötekniikan ja tietojenkäsittelytieteen professori ja of biologinen tekniikka ja elektroniikan tutkimuslaboratorion (RLE) jäsen, sanoi seuraavaa:

”Tämä on todellakin huipentuma 10 vuoden matkalle, jolla minä ja ryhmäni olemme olleet. Työskentelimme vuosia yksittäisten suolanpoistoprosessien taustalla olevan fysiikan parissa, mutta kaikkien näiden edistysten työntäminen laatikkoon, järjestelmän rakentaminen ja sen demonstroiminen meressä oli minulle todella merkityksellinen ja palkitseva kokemus. 

Vaikka yliopistotutkijat ovat vahvasti mukana tässä jalossa pyrkimyksessä, on useita yrityksiä ovat ryhtyneet veden suolanpoistoon. Niiden panos on yhtä tärkeä, sillä laajamittainen käyttöönotto edellyttää kaupallisessa mittakaavassa toimivia laajennettuja ratkaisuja. Seuraavissa osissa tarkastelemme muutamaa tällaista yritystä. 

# 1. Consolidated Water Co. Ltd. (NASDAQ: CWCO)

yritys on suunnittelupalvelunsa valmis antamaan asiakkailleen täydellisen suunnittelun Merivesi Käänteinen Osmoosisuolanpoistojärjestelmät. yritys kattaa koko huoltojakson, joka sisältää asennuksen, laajennuksen tai jälkiasennuksen. 

yritys, listattu ja kaupankäynnin kohteena Nasdaqissa, suorittaa hallinta-, suunnittelu- ja rakennuspalvelut suolanpoistoon DesalCo:n kautta, jonka toimittajat ovat tunnustaneet käänteisosmoosi meriveden suolanpoistolaitosten alkuperäiseksi laitevalmistajaksi (OEM). varten Yritys.

Teknologisesti, yritys tunnustaa kaksi päämenetelmää suolanpoistoon:

i) Terminen tislaus
(ii) Kalvon erottaminen.

yritys suosii jälkimmäistä alhaisempien energiakustannustensa vuoksi. The yritys käyttää käänteisosmoosikalvoerotusta murto- ja meriveden suolanpoistoon. On nesteen erotusprosessi jossa suolainen vesi on paineistettua, ja makea vesi erotetaan suolaliuoksesta kulkemalla puoliläpäisevän kalvon läpi, joka hylkii suolat.

Meriveden käänteisosmoosilaitos Konsolidoidun veden pohjana on Nassau, New Providence, Bahaman liitto. Otettiin käyttöön heinäkuussa 2006, kasvi on toimintakykyinen käsitellä 12 miljoonaa gallonaa vettä päivässä. 

In 2023, yritys osti loput 39 % PERC Water Corporationin ("PERC") omistusosuudesta saadakseen tämän tytäryhtiön 100 %:n omistajan, joka suunnittelee, rakentaa, käyttää ja hallinnoi vesiinfrastruktuurin laitoksia Yhdysvaltojen lounaisosissa. 

Samana vuonna PERC palkittiin uusi 204 miljoonan dollarin sopimus uuden suolanpoistolaitoksen suunnittelusta, rakentamisesta ja käytöstä Honolulussa, Havaijilla.

yhtiön Vähittäiskauppa Caymansaarilla tuottaa juomavettä kolmessa meriveden käänteisosmoosisuolanpoistolaitokset Grand Caymanissa, joka sijaitsee sen Abel Castillo Water Worksissa ("ACWW") ja West Bayssä. 

ACWW:ssä sijaitsevien kahden tehtaan nykyinen yhteenlaskettu tuotantokapasiteetti on 3.0 miljoonaa gallonaa vettä päivässä. West Bayn tehtaan tuotantokapasiteetti on 1,000,000 XNUMX XNUMX gallonaa vettä päivässä. 

In 2023, yritys ansaitsi 180.2 miljoonan dollarin tulot, mikä on merkittävä nousu vuoden 2022 94.1 miljoonan dollarin liikevaihdosta. 2023 näki yritys Rekisteröi ennätykselliset nettotulot 30.7 miljoonaa dollaria ja osakekohtainen tulos 1.93 dollaria jatkuvista toiminnoista. Hinta yhtiön kantaosakkeet saavuttivat kaikkien aikojen korkeimman 38.29 dollarin marraskuussa 2023. 

# 2. Veolia 

yritys näkee suolanpoisto keskeisenä ratkaisuna taistella vesipula. Se väittää rakentaneensa satoja suolanpoistolaitoksia ja -järjestelmiä ympäri maailmaa, jotka tuottavat makeaa vettä sekä kuntien ja teollisuuden tarpeisiin. The yhtiön Viimeisimpiä lippulaivaprojekteja olivat Al Dur 2 -tehdas Bahrainissa, Rabigh 3 -tehdas Saudi-Arabiassa ja Umm Al Quwain IWP -tehdas Arabiemiirikunnissa.

Koska 2007, yritys on vastannut Surin meriveden käänteisosmoosilaitoksen rakentamisesta ja käytöstä yhdessä Oman Power and Water Procurement Companyn (OPWP) kanssa. Laitos tarjoaa juomavettä yli 600,000 XNUMX ihmiselle. Veolia rakentaa myös suolanpoistolaitoksia teollisuuden tarpeisiin. 

Veolian oma Barrel-teknologia on turvallinen, kompakti ja digitaalinen käänteisosmoosipohjainen suolanpoistojärjestelmä, jonka plug-and-play-lähestymistapa auttaa varmistamaan nopean aikataulun. kun taas sen sulautetut digitaaliset anturit varmistavat tehokkaan etävalvonnan. 

Veolia, paitsi sen suorat suolanpoistoratkaisut auttavat myös asiakkaitaan yhdistämällä digitaalisia työkaluja ja asiantuntemusta, joka tekee prosesseista älykkäämpiä, turvallisempia ja kestävämpiä. 

Sen asennettu peruspalveluvalikoima tarjoaa räätälöityjä vedenkäsittelypalveluita asiakkaan tarkat tarpeet. The liikkuvat vesipalvelut Veoliasta käydä kauppaa vuokrattavilla omaisuuserillä, jotka tukevat ja avustavat asiakkaan työmaan toimintaa tilapäisissä ja pitkäaikaisissa vedenkäsittelytarpeissa. Lopulta sen alle vedenkäsittely kemiallisten ohjelmien siipi, The yritys tarjoaa vesihygienia- ja HYDREX-kemiallisia ratkaisuja, jotka auttavat parantamaan laitos- ja vedenkäsittelylaitteiden suorituskykyä. 

Veolian (OTC: VEOVY) osakkeilla käydään kauppaa OTC-markkinoilla. Vuoden 2024 ensimmäisellä puoliskolla yritys liikevaihto oli 22.141 miljardia euroa, hieman laskua vuoden 1 ensimmäisen puoliskon liikevaihdosta, joka oli 2023 22.755 miljardia euroa. Tästä 22.141 miljardista lähes 8.8 miljardia euroa tuli vesitarpeita vastaavalta liiketoimintadivisioonalta. Kaksi muuta liittyvät hukkaan ja energiaan.

Suolanpoiston kasvava merkitys

Huomattava määrä vettä tulee jo suolanpoistosta. Kansainvälisen suolanpoistoyhdistyksen esittämien tietojen mukaan kumulatiivinen sovittu suolanpoistokapasiteetti on nyt ylittänyt 100 miljoonaa m3/d ja lähes 60 % suolanpoistosta käytetään ihmisravinnoksi. Arvioiden mukaan noin 300 miljoonaa ihmistä luottaa tähän prosessiin päivittäisessä vedenkäytössään. Kuwaitin kaltaiset maat tuottavat lähes 100 % makean veden käytöstä suolanpoistolla. 

Kuitenkin suolanpoistohankkeita ei ole vielä jaettu yhtenäisesti maailmanlaajuisesti. Lähi-idän ja Pohjois-Amerikan alueiden osuus on kumulatiivisesti yli 70 % maailman suolanpoistokapasiteetista. Tästä 70 %:sta yksin Lähi-idässä tilit yli 53 prosenttia. 

Tiedot viittaavat myös siihen, että niitä oli enemmän kuin 21,000 2022 meriveden suolanpoistolaitosta vuonna XNUMX, jonka päivittäinen maailmanlaajuinen tuotanto on 99 miljoonaa m3/päivä suolatonta vettä. Tästä tuotantomäärästä syntyy kuitenkin myös yli 150 miljoonaa m3/vrk suolaveden sivutuotetta. Suolavesi on lievästi väkevää merivettä, jonka suolanpoistolaitokset hylkäävät mereen. Suolaveden suolapitoisuus on noin 60 g/l merivedellä 40 g/l, kun taas suolaveden rejektin lämpötila on hieman korkeampi kuin meriveden – muutaman celsiusasteen.  

Tulevaisuuden tutkimuksessa on käytettävä aikaa ja resursseja tapojen löytämiseen Tämä on ympäristöystävällisempi. Aurinkosähkön käyttö näiden laitosten käytössä auttaa vähentämään merkittävästi näiden laitosten hiilijalanjälkeä. Tulevan tutkimuksen on kuitenkin varmistettava, että lähes kaikki syötetty merivesi muunnetaan makeaksi juomavedeksi. Tämä varmistaa sen on ei haitallista hylkäämistä tuleva sivutuotteena.  

Onnistunut kuljetus- ja jakelumekanismit varmistavat, että tämä vesi menee meren rannalla sijaitsevien kansojen ulkopuolella ja saavuttaa kuiville, kuiville alueille, joiden lähellä ei ole merkittävää juomavesilähdettä.

Napsauta tätä saadaksesi lisätietoja siitä, kuinka aurinkoenergia voi auttaa tarjoamaan puhdasta vettä kuivilla alueilla.