Ontziltingstechnologieën bij hoge temperaturen kunnen de concentraties van een chemisch element in zeewater efficiënt verminderen om het een effectief alternatief voor zoet water te maken. Onderzoek naar de verdamping van het element borium kan leiden tot drink- en gietwater van hogere kwaliteit.

Borium is een sporenmineraal dat wordt aangetroffen in concentraties van 0,001-100 milligram per liter in grond- en oppervlaktezoetwater, maar in hogere concentraties in zeewater (gemiddeld 4,5 mg/l). Blootstelling aan hoge doses boor kan leiden tot afwijkingen in de menselijke foetale en reproductieve systemen. Hoewel boor essentieel is voor plantengroei, hoge concentraties in de bodem kunnen gevoelige gewassen beschadigen.

Landen over de hele wereld regelen hoeveel borium is toegestaan ​​​​in drink- en irrigatiewater, afhankelijk van hun belangrijkste waterbron, of het nu zoet- of zeewater is. "Landen van de Samenwerkingsraad van de Golf, inclusief Saoedi-Arabië, strenge normen hebben, waardoor een maximale boorconcentratie van 0,5 mg/l in drinkwaterdistributiesystemen mogelijk is, " zegt Alla Alpatova, een postdoctoraal onderzoeker bij KAUST. Om boorverwijdering tijdens waterontzilting te verbeteren, Alpatova en haar collega's probeerden te begrijpen wat er gebeurt als zeewater een van de twee momenteel gebruikte temperatuurgerelateerde ontziltingsprocessen ondergaat.

Multi-stage flash (MSF) is een ontziltingstechnologie waarbij water wordt verwarmd en de resulterende damp wordt gecondenseerd in incrementele fasen. Air-gap membraandestillatie (AGMD) omvat het transport van waterdamp door een membraan dat aan de andere kant moet worden gekoeld en gecondenseerd. Om erachter te komen hoe de verschillende componenten van zeewater de boorverwijdering beïnvloedden, het team vergeleek wat er gebeurde met zeewater en met een oplossing van boorzuur toen ze via deze twee technologieën werden verwerkt.

Ze ontdekten dat boor begint te verdampen uit de oplossing bij een temperatuur van ongeveer 55°C. Naarmate de op de systemen toegepaste temperatuur toenam, ook nam de hoeveelheid boor die uit zeewater verdampte toe. "Maar hoewel boor vluchtig is bij hoge temperaturen, beide ontziltingstechnologieën waren effectief in het verlagen van de concentraties in ontzilt water tot onder de Saoedische norm van 0,5 mg/l, zelfs bij zeewatertemperaturen van meer dan 100°C, ', zegt Alpatova.

De resultaten tonen het potentieel van deze technologieën voor het verminderen van de concentraties van gevaarlijke verontreinigingen in zeewater. Begrijpen hoe ze de verdamping en verwijdering van boor beïnvloeden, kan deze methoden helpen verbeteren. Het lot van andere vluchtige chemicaliën in zeewater moet ook worden onderzocht, voegt Alpatova toe.

Het team werkt nu aan een pilot-schaal membraandestillatie-opstelling om het ontwerp en de kostenefficiëntie van het systeem te optimaliseren. Ze gaan samenwerken met industriële partners om het op grote schaal te testen onder reële ontziltingsomstandigheden.