Schoon water is essentieel voor het voortbestaan ​​van de mens. Minder dan 3% van zoet water kan echter als drinkwater worden gebruikt. Volgens een rapport van de Wereld Meteorologische Organisatie is er wereldwijd een tekort aan drinkwater voor ongeveer 1 miljard mensen, dat naar verwachting zal toenemen tot 1,4 miljard in 2050.

Zeewaterontziltingstechnologie, die zoet water uit zeewater produceert, zou het probleem van waterschaarste kunnen oplossen. Bij het Korea Institute of Science and Technology (KIST) heeft een onderzoeksteam onder leiding van Dr. Kyung Guen Song van het Center for Water Cycle Research een hybride membraandestillatiemodule ontwikkeld die zonne-energie combineert met hydrothermische warmtepompen om het thermische energieverbruik te verminderen tijdens het ontziltingsproces. Hun resultaten zijn gepubliceerd in Energy Conversion and Management .

Omgekeerde osmose en verdampingsmethoden zijn relatief veel voorkomende ontziltingsprocessen voor zeewater; deze methoden kunnen echter alleen bij hoge drukken en temperaturen werken. Ter vergelijking:de membraandestillatiemethode produceert zoet water door gebruik te maken van de dampdruk die wordt gegenereerd door het temperatuurverschil tussen het stromende onbehandelde water en het behandelde water gescheiden door een membraan. Deze benadering heeft het voordeel van een laag energieverbruik, aangezien vers water kan worden gegenereerd bij een druk van 0,2-0,8 bar, wat lager is dan de atmosferische druk, en bij temperaturen van 50-60℃. Grootschalige operatie vereist echter meer thermische energie. Er zijn dus onderzoeksstudies nodig om het gebruik van thermische energie voor commerciële exploitatie te verminderen.

De membraandestillatie omvat gelijktijdige overdracht van massa en warmte (energie). Het is verdeeld in een direct contact membraandestillatie (DCMD) en een luchtspleetmembraandestillatie (AGMD) op basis van de modi die worden toegepast op de behandelde waterzijde van het membraan om dampdrukverschillen te genereren, die de drijvende kracht zijn. Voor een hoge energievoorziening is de wijze van waterproductie door direct contact van ruw water van hoge temperatuur en behandeld water van lage temperatuur met het membraanoppervlak (d.w.z. DCMD) gunstig. Daarentegen is bij een lage energievoorziening het rendement groter als de overgedragen warmte (warmteverlies) wordt verminderd door luchtspleten, in plaats van direct contact tussen ruw water en verwerkt water. De voorkeur gaat dus uit naar de modi die water genereren door condensatie over een koud oppervlak en die luchtspleten tussen het membraan en het condensatieoppervlak behouden (d.w.z. AGMD).

Het KIST-onderzoeksteam ontwikkelde een hybride ontziltingstechnologie door een maand lang on-site tests uit te voeren om de systeemprestaties en de economie te vergelijken met behulp van zonne-energie en hydrothermische warmtepompen. Toen het systeem parallel met zonne-energie werkte, steeg de productie met 9,6% en werd het energieverbruik met 30% verminderd in vergelijking met de membraandestillatiemethode met alleen hydrothermische warmtepompen. Bovendien bleek uit vergelijking van het verbruik van thermische energie afhankelijk van de aanwezigheid van zonne-energie dat de efficiëntie van het proces van de membraandestillatie-installatie met maximaal 17,5% toenam wanneer zonne-energie werd gebruikt als extra warmtebron.

Volgens Dr. Song:"De hybride ontziltingstechnologie die we hebben ontwikkeld, kan worden beschouwd als een methode om water te leveren aan sommige industriële complexen en eilandgebieden die te kampen hebben met waterschaarste, omdat het het energieverbruik kan verminderen dat nodig is om zoet water te genereren. We verwachten dat deze technologie toegepast op belangrijke watervoorzieningsfaciliteiten in het Midden-Oosten en Zuidoost-Azië, waar de jaarlijkse hoeveelheid zonnestraling 1,5 keer zo groot is als die in Korea."

Hij voegde eraan toe:"Membraandestillatie wordt niet significant beïnvloed door de kwaliteit van het ruwe water, dus het zal mogelijk zijn om drinkwater te leveren aan gebieden waar de kwaliteit van het ruwe water sterk verontreinigd is door watervervuiling en gebieden waar de detectie van zware metalen hoog is." + Verder verkennen

Door zonne-energie aangedreven membraandestillatietechnologie die de drinkwaterproductie kan verdubbelen