Door zonne-energie aangedreven pekelkristallisatie zou de milieueffecten van ontzilting van zeewater kunnen verminderen.

Het behandelen van afvalpekel met een zelfreinigende kristallisator die op zonne-energie werkt, zou een milieuvriendelijke en efficiënte manier kunnen zijn om de ontzilting van zeewater duurzamer te maken.

In woestijngebieden, ontzilting van zeewater levert essentieel zoet water voor drinkwater en landbouw. Een groot probleem is dat het proces enorme hoeveelheden geconcentreerde pekel genereert die vaak in nabijgelegen meren en rivieren of terug in de zee terechtkomt, schade aan de vegetatie en het zeeleven." Met aanscherping van de milieuregelgeving en het vergroten van het publieke bewustzijn, er is druk om pekel te behandelen zonder vloeistofafvoer, " zegt Chenlin Zhang, een doctoraat student in KAUST. Dit betekent dat elke laatste druppel water wordt geëxtraheerd terwijl vaste minerale kristallen achterblijven die kunnen worden geborgen voor ander gebruik.

Kristallisatie vereist momenteel ofwel dure corrosiebestendige containers en grote hoeveelheden energie om de pekel te koken of grote stukken land als speciale verdampingsvijvers. Zonnekristallisatoren die fotothermische materialen gebruiken om zonlicht om te zetten in warmte winnen aan populariteit, maar hebben beperkte prestaties omdat ze zoutkristallen accumuleren, die de lichtabsorptie aan het oppervlak verminderen.

Om dit aan te pakken, een team onder leiding van Peng Wang bouwde een driedimensionale kristallisator die het fotothermische materiaal van de pekel scheidt met behulp van sterk geleidend aluminium. Zonlicht komt de open bovenkant van een vierkante kolom binnen en een fotothermische coating op de binnenmuur draagt ​​warmte over via een aluminiumplaat naar de buitenmuren. Een poreus membraan dat aan de buitenkant is gewikkeld, absorbeert pekel uit een reservoir eronder en verspreidt het over het oppervlak. Door de warmte verdampt het water en aan de buitenkant hopen zich zoutkristallen op, de binnenmuur schoon achterlaten.

"Opgehoopt zout kan gemakkelijk met de hand worden afgeschraapt of kan voldoende worden opgebouwd om uiteindelijk onder zijn eigen gewicht te vallen, " legt Zhang uit. "Een dergelijke zelfreiniging kan erg handig zijn in systemen op industriële schaal."

Hun apparaat presteerde goed op experimentele zoutoplossingen, maar wanneer getest op water uit de Rode Zee, verdampingssnelheden vertraagden bijna tot nul en magnesiumkristallen verstopten de poriën.

Wang's team loste dit op door een kleine hoeveelheid nitrilotriazijnzuur toe te voegen, een goedkope en biologisch afbreekbare kristallisatieremmer, naar de onbehandelde pekel. "Onze strategie zou het al lang bestaande probleem van zoutafzetting in conventionele kristallisatoren kunnen oplossen en is een veelbelovende manier om pekel te behandelen zonder vloeistofafvoer, " zegt Wang.

Wanneer aangedreven door kunstmatig zonlicht, hun kristallisator behandelde pekel uit de Rode Zee continu gedurende 288 uur, water verdampen met een uurtarief van 2,42 kilogram per vierkante meter oppervlak. Wanneer aangedreven door echt zonlicht op het dak van een woongebouw in KAUST, het verdampte 48 kilogram water per dag per vierkante meter oppervlakte, ondanks de uren van duisternis.

Het team van Wang werkt aan verbeteringen om hun kristallisator op zonne-energie commercieel schaalbaar te maken. "We gaan ook het herstel van nuttige mineralen onderzoeken, zoals magnesium en kalium, van de vaste zouten en onthullen de echte waarde van afvalpekel, " hij voegt toe.