De snelgroeiende ontziltingsindustrie produceert water om te drinken en voor de landbouw in de droge kustgebieden van de wereld. Maar het laat als afvalproduct veel sterk geconcentreerde pekel achter, dat meestal wordt verwijderd door het terug in zee te dumpen, een proces dat dure pompsystemen vereist en dat zorgvuldig moet worden beheerd om schade aan mariene ecosystemen te voorkomen. Nutsvoorzieningen, ingenieurs van MIT zeggen dat ze een betere manier hebben gevonden.

In een nieuwe studie, ze laten zien dat via een vrij eenvoudig proces het afvalmateriaal kan worden omgezet in bruikbare chemicaliën, waaronder chemicaliën die het ontziltingsproces zelf efficiënter kunnen maken.

De aanpak kan worden gebruikt om natriumhydroxide te produceren, onder andere producten. Ook wel bekend als bijtende soda, natriumhydroxide kan worden gebruikt om zeewater voor te behandelen dat naar de ontziltingsinstallatie gaat. Hierdoor verandert de zuurgraad van het water, wat helpt om vervuiling van de membranen die worden gebruikt om het zoute water uit te filteren, te voorkomen - een belangrijke oorzaak van onderbrekingen en storingen in typische ontziltingsinstallaties met omgekeerde osmose.

Het concept wordt vandaag beschreven in het tijdschrift Natuur Katalyse en in twee andere artikelen van MIT-onderzoeker Amit Kumar, hoogleraar werktuigbouwkunde Jan. H. Lienhard V, en verschillende anderen. Lienhard is de Jameel Professor of Water and Food en de directeur van het Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab.

"De ontziltingsindustrie zelf gebruikt er vrij veel van, " zegt Kumar over natriumhydroxide. "Ze kopen het, er geld aan uitgeven. Dus als je het in situ in de fabriek kunt maken, dat zou een groot voordeel kunnen zijn." De benodigde hoeveelheid in de planten zelf is veel minder dan het totaal dat uit de pekel kan worden geproduceerd, dus er is ook potentieel dat het een verkoopbaar product is.

Natriumhydroxide is niet het enige product dat uit de afvalpekel kan worden gemaakt:een andere belangrijke chemische stof die door ontziltingsinstallaties en vele andere industriële processen wordt gebruikt, is zoutzuur, die ook gemakkelijk ter plaatse kan worden gemaakt van de afvalpekel met behulp van gevestigde chemische verwerkingsmethoden. De chemische stof kan worden gebruikt voor het reinigen van delen van de ontziltingsinstallatie, maar wordt ook veel gebruikt in de chemische productie en als bron van waterstof.

Momenteel, de wereld produceert meer dan 100 miljard liter (ongeveer 27 miljard gallons) water per dag door ontzilting, die een vergelijkbaar volume geconcentreerde pekel achterlaat. Veel daarvan wordt terug naar zee gepompt, en de huidige regelgeving vereist dure afvoersystemen om een ​​adequate verdunning van de zouten te verzekeren. Het omzetten van de pekel kan dus zowel economisch als ecologisch voordelig zijn, vooral omdat ontzilting over de hele wereld snel blijft groeien. "Milieuveilige lozing van pekel is beheersbaar met de huidige technologie, maar het is veel beter om hulpbronnen uit de pekel te halen en de hoeveelheid vrijgekomen pekel te verminderen, ' zegt Lienhard.

De methode om de pekel om te zetten in bruikbare producten maakt gebruik van bekende en standaard chemische processen, inclusief initiële nanofiltratie om ongewenste verbindingen te verwijderen, gevolgd door een of meer elektrodialysestappen om het gewenste eindproduct te produceren. Hoewel de voorgestelde processen niet nieuw zijn, de onderzoekers hebben het potentieel voor de productie van bruikbare chemicaliën uit pekel geanalyseerd en een specifieke combinatie van producten en chemische processen voorgesteld die kunnen worden omgezet in commerciële activiteiten om de economische levensvatbaarheid van het ontziltingsproces te verbeteren, terwijl de impact op het milieu wordt verminderd.

"Deze zeer geconcentreerde pekel moet zorgvuldig worden behandeld om het leven in de oceaan te beschermen, en het is een verspilling van hulpbronnen, en het kost energie om het terug naar zee te pompen, " dus er een nuttig product van maken is een win-winsituatie, zegt Kumar. En natriumhydroxide is zo'n alomtegenwoordige chemische stof dat "elk laboratorium aan het MIT er een paar heeft, " hij zegt, dus het zou niet moeilijk moeten zijn om er markten voor te vinden.

De onderzoekers hebben het concept besproken met bedrijven die mogelijk geïnteresseerd zijn in de volgende stap van het bouwen van een prototypefabriek om de real-world economie van het proces te helpen uitwerken. "Een grote uitdaging zijn de kosten - zowel de elektriciteitskosten als de apparatuurkosten, "in dit stadium zegt Kumar.

Het team blijft ook kijken naar de mogelijkheid om andere, materialen met een lagere concentratie uit de pekelstroom, hij zegt, waaronder diverse metalen en andere chemicaliën, waardoor de pekelverwerking een nog economisch levensvatbare onderneming zou kunnen worden.