Ingenieurs van de Universiteit van Illinois hebben een stap voorwaarts gezet in de ontwikkeling van een ontziltingsproces voor zout water dat mogelijk goedkoper is dan omgekeerde osmose en dat leent van batterijtechnologie. In hun studie hebben de onderzoekers richten zich op nieuwe materialen die ontzilting van brak water economisch wenselijk en energiezuinig kunnen maken.

De behoefte aan praktische ontziltingstechnologie neemt toe in de context van de wereldwijde klimaatverandering. Kustgebieden, waar de opkomst van zeewater grondwaterlagen zou kunnen aantasten en verontreinigen, slechts één punt van zorg opleveren. Naarmate de vraag naar afnemende bronnen voor schoon water toeneemt, de behoefte aan ontzilting van zoutarm brak water uit binnenlandse en industriële bronnen zal toenemen, aldus de onderzoekers.

Kyle Smith, professor werktuigbouwkunde en techniek uit Illinois, en zijn co-auteurs hebben een studie gepubliceerd die de levensvatbaarheid van deze batterijachtige technologie aantoont in het tijdschrift Electrochimica Acta .

In een eerdere studie, Smith en zijn co-auteurs gebruikten theoretische modellering om aan te tonen dat technologie die wordt gebruikt in natrium-ionbatterijen zeewater efficiënt kan ontzilten. Hun theorie stelt dat door het gebruik van elektroden die natrium- en chloride-ionen bevatten, zout wordt eruit gehaald en bewaard in een kamer die gescheiden is van het gezuiverde water.

"In ons nieuwe onderzoek we hebben een batterijachtig apparaat gebouwd en geëxperimenteerd met elektroden die van een ander materiaal zijn gemaakt. Dat materiaal kan uit brak water niet alleen natriumionen verwijderen, maar ook kalium, calcium, magnesium en anderen, " zei Smith. "Dit is belangrijk omdat zout en brak water niet alleen natriumchloride bevatten. Het zit vaak in een mix met andere zouten zoals kalium, calcium- en mangaanchloride."

Het nieuwe materiaal is een chemisch analoog van de verbinding Pruisisch blauw - het intense pigment dat wordt gebruikt in inkt voor blauwdrukken. Het werkt door positief geladen ionen zoals natrium op te nemen en vast te houden in zijn kristalstructuur, zei Smit.

"De concurrentie tussen de diffusiesnelheid van het positief geladen ion in de kristalstructuur en het volume waarop de ionen kunnen worden opgeslagen, creëert een trapachtige structuur, "Zei Smith. "Ze gaan gemakkelijk naar binnen, maar kunnen er niet uit."

Er zijn andere materialen die positieve ionen kunnen vasthouden, maar de Pruisische blauwe analoog heeft een bijkomend voordeel - het is potentieel erg goedkoop om te sourcen.

"Om een ​​technologie als deze economisch haalbaar te maken, het moet goedkoop zijn en ideaal, een meerwaarde hebben, Smith zei. "Door aan te tonen dat ons apparaat goed werkt met water met een lager zoutgehalte, de deur voor gebruik met brakke binnenwateren en mogelijk industrieel afvalwater is geopend."

Smith en zijn co-auteurs laten zien dat de hoeveelheid zoutverwijdering voldoende is om hun concept met brak water te demonstreren. Echter, verder onderzoek is nodig om te bepalen hoe de verwijdering van zouten uit zeewater en afvalwater met een hoger zoutgehalte die energie-efficiëntie zal beïnvloeden.