Energija in okolje

Ali bo obračanje morske vode v pitno vodo pomagalo pomanjkanju vode?

Ali bo obračanje morske vode v pitno vodo pomagalo pomanjkanju vode?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Verjeli ali ne, toda v mnogih delih sveta je vedno več težav s pridobivanjem čiste in pitne sladke vode. S kombinacijo človekovih dejavnosti in podnebnih sprememb mnogi napovedujejo, da bo kmalu prišla resna svetovna kriza z vodo.

Iz tega razloga raziskovalci iščejo rešitve za umetno ustvarjanje sladke vode. Lahko se imenuje razsoljevanje, ali je pretvorba slane vode, kot je morska, v sladko, rešitev, ki smo jo iskali?

Kaj je kriza s sladko vodo?

Naš "Modri ​​planet" je primerno poimenovan. S približno 70% njene površine, prekrite z vodo, se zdi nerazumljivo, da bi lahko v mnogih delih sveta, ki niti niso puščavska območja, vodo obravnavali kot redek vir.

Težava je v tem, da je večina te vode morska voda, ki ni ravno pitna, saj je dobesedno nasičena s soljo. Od zemeljske vode le okoli 3% je sveža in varna za pitje.

Ampak, samo naokoli 1% razpoložljive sladke vode je dejansko lahko dostopen za človeško uporabo. Velika večina preostalih je zaprta v ledenikih, ledenih kapicah, permafrostu ali zakopana globoko v tleh.

To pomeni, da le okoli 0.007% vode na Zemlji je dejansko na voljo za uporabo našemu vedno večjemu svetovnemu prebivalstvu. Druga težava je, da ta lahko dostopna sladka voda ni enakomerno porazdeljena po vsem svetu.

POVEZANE: RASTLINE ZA KRIZO IN ODPRAVITEV SLADKOROŠČINE

Ker je pitna voda bistvenega pomena za življenje na Zemlji, to ni idealno za kraje, kjer obstaja pomanjkanje vode. Vodo pa uporabljamo tudi za proizvodnjo hrane, oblačil, gradnjo stvari, kot so računalniki in avtomobili, in za sanitarije, če omenimo le nekaj stvari.

Bistvenega pomena je za vse vidike človeškega življenja.

National Geographic pojasnjuje, zakaj se "zaradi geografije, podnebja, inženiringa, regulacije in konkurence za vire zdi, da so nekatere regije razmeroma splaknjene s sladko vodo, druge pa soočajo s sušo in izčrpavajočim onesnaženjem. V večini držav v razvoju je čista voda bodisi težko dostopno blago ali blago, za katerega je potrebno naporno delo ali pomembna valuta. "

Druga težava je, da je količina sladke vode na planetu milijarde let ostala razmeroma nespremenjena.

Pravzaprav je mogoče, da ste v nekem obdobju svojega življenja zaužili molekule vode, ki so jih pili tudi dinozavri, Julij Cezar ali druga zgodovinska osebnost. Precej izjemna misel.

Zdi se, da naraščajoče svetovne temperature v zadnjih nekaj desetletjih povečujejo tudi verjetnost ekstremnih vremenskih pojavov, vključno s sušami na občutljivih območjih sveta. Za prizadeta območja je pomanjkanje vode zelo resen problem.

Ker prebivalstvo vsako leto narašča in prekomerno porablja že tako zaloge vode za stvari, kot so kmetijstvo ali potrošniško blago za enkratno uporabo, se nekateri deli sveta soočajo z resnično "sladkovodno krizo".

Toda človeštvo ni nič drugega kot genialno. Ali lahko s svojo tehnologijo omejimo vpliv te krize? Morda celo "ustvariti" sladkovodno vodo?

Pa ugotovimo.

Ali je varno piti slano vodo iz morja?

Kratek odgovor je seveda ne. Pitje slane vode, tako kot morske vode, je lahko smrtonosno za ljudi (in številne druge organizme).

Morska voda, kot smo prepričani, da se več kot zavedate, vsebuje veliko soli. Ko jo popijete, zaužijete tako vodo (kar je dobro), ampak tudi te soli.

Čeprav lahko z veseljem zaužijete majhno količino soli, je vsebnost morske vode precej višja, kot jo vaše telo lahko učinkovito predela.

Celice vašega telesa so odvisne od natrijevega klorida (kuhinjske soli), predvsem vsebnosti natrija v njem, da ohranijo kemično ravnovesje in reakcije v telesu. Toda preveč je lahko smrtonosno.

To je zato, ker lahko vaše ledvice, natančneje nefroni, tvorijo samo manj slani urin kot morska voda. To pomeni, da če bi pili izključno morsko vodo, bi potrebovali več vode, da sol razredčite in jo lupite, kot pa vode, ki ste jo dobili s pitjem.

Z drugimi besedami, imeli bi neto izgubo vode. Iz tega razloga bi sčasoma umrli zaradi dehidracije (in sčasoma postali vse bolj žejni), če bi bil vaš edini vir vode morska voda.

Iz tega razloga nikoli ne smete piti večje količine morske vode.

Katere metode razsoljevanja vode obstajajo?

S tako majhnim odstotkom celotne razpoložljive vode na Zemlji kot sladka voda se lahko vprašate, ali obstaja način, kako lahko izkoristimo ogromen rezervoar drugih vodnih virov na Zemlji, kot je morje. Izkazalo se je, da lahko, čeprav z velikimi napori in stroški.

Trenutno obstajajo vsaj tri glavne metode razsoljevanja:

  • Termično razsoljevanje (destilacija).
  • Električno razsoljevanje.
  • Razsoljevanje pod pritiskom (reverzna osmoza).

Termično razsoljevanje, aka destilacija, je daleč najstarejši od treh in je dejansko v uporabi že tisoče let. Slano vodo prekuhamo, nato paro ohladimo in kondenziramo kot sladka voda, kristali soli pa ostanejo v ogreti posodi.

Vendar ta metoda za doseganje zahteva znatne naložbe v energijo. Po mnenju univerze Stanford sodobnejše metode "uporabljajo različne tehnike, kot so nizkotlačne posode, da zmanjšajo temperaturo vrelišča vode in s tem zmanjšajo količino energije, ki je potrebna za razsoljevanje."

Ta oblika razsoljevanja se pogosto uporablja v krajih, kot je Bližnji vzhod, kjer zlahka bogati viri ogljikovodikov pomagajo znižati stroške goriva. Termično razsoljevanje je običajno sestavljeno iz treh glavnih obsežnih termičnih procesov.

To so:

  • Večstopenjska bliskovna destilacija (MSF).
  • Destilacija z več učinki (MED).
  • Destilacija s kompresijskim hlapom (VCD).

Obstaja tudi druga toplotna metoda; sončna destilacija, to se običajno uporablja za zelo majhne stopnje proizvodnje. Pogosto se uporablja tudi za pridobivanje soli za prehranjevanje, tako da morsko vodo postavi v plitke bazene in počaka, da sladka voda naravno izhlapi - za seboj pa pusti morsko sol.

Drug način odstranjevanja soli iz morske vode je uporaba membrane za ločevanje soli. To lahko dosežemo z uporabo električnega toka ali tlaka.

Tudi te metode se v glavnem uporabljajo v krajih z bogatimi viri energije, kot so ZDA.

Električno razsoljevanje, en primer razsoljevanja na osnovi membrane, uporablja električni tok za ločevanje molekul soli in vode. Pri tej metodi električni tok poganja ione čez selektivno prepustno membrano, ki s seboj nosi sol.

Selektivno prepustna membrana je tista, ki nekaterim molekulam omogoča prehod skozi njo, razen drugih. Sintetične ali polimerne membrane so bile ustvarjene za različne raziskovalne in industrijske procese.

Obstajata dve glavni metodi razsoljevanja z električno membrano:

  • Elektrodijaliza (ED).
  • Preobrat elektrodiale (EDR).

Obe metodi razsoljevanja zahtevata različne količine energije, odvisno od vsebnosti soli v vodnem viru. Čeprav je primeren za uporabo z nižjimi koncentracijami soli, je preveč energetsko zahteven za uporabo v morski vodi.

Povratna osmoza je druga oblika razsoljevanja, ki s pritiskom poganja vodo skozi selektivno prepustno membrano. Ta postopek, tako kot drugi, loči sol iz raztopine.

Navidezno podobna razsoljevanju z električnim pogonom, je količina energije, ki je potrebna za reverzno osmozo v velikem obsegu, odvisna od začetne vsebnosti soli v vodi. Za morsko vodo potrebna energija pomeni, da v večini primerov ni ekonomsko upravičena.

Kot najpogostejšo obliko razsoljevanja bi bilo morda vredno podrobneje raziskati ta postopek.

Kaj je reverzna osmoza in ali deluje reverzna osmoza?

Kot smo že omenili, je reverzna osmoza postopek razsoljevanja, ki s pritiskom dobesedno potisne molekule vode skozi membrano. Za razliko od običajne filtracije (kjer so nekatere nečistoče izključene po velikosti), reverzna osmoza vključuje difuzijo topila skozi membrano, ki omogoča samo prehod vode.

Redna osmoza vključuje naravno gibanje topila iz območja z nizko koncentracijo topljene snovi (visok vodni potencial) v visoko koncentracijo topljene snovi (nizek vodni potencial), dokler ni doseženo ravnotežje. Kot pove že samo ime, pri reverzni osmozi vodo izvlečemo iz visoke koncentracije topljene vode v napajalni vodi (kot je morska voda) s pritiskom, da se med osmozo obrne naravni tok topila.

Poleg pritiska je ena glavnih komponent procesa reverzne osmoze tudi uporaba selektivno prepustne membrane.

Ta membrana omogoča, da skozinjo gredo določeni delci, predvsem voda, za seboj pa ostanejo topljene snovi (kot je sol) in druge nečistoče. Pri reverzni osmozi se ravno v ta namen uporablja tankoplastna kompozitna membrana (TFC ali TFM).

Te membrane so izdelane predvsem za sisteme za prečiščevanje in razsoljevanje vode. Imajo tudi določene lastnosti, zaradi katerih so uporabne za uporabo v nekaterih baterijah in gorivnih celicah.

Te membrane so praviloma izdelane iz dveh ali več plasti materialov. Polprepustne anizotropne membrane, ki sta jih razvila profesor Sidney Loeb in Srinivasa Sourirajan, so običajno narejene iz poliamidov.

Ta material ima nekaj zelo uporabnih lastnosti, vključno z afiniteto za vodo in relativno neprepustnostjo za nekatere raztopljene nečistoče, kot so solni ioni in druge majhne molekule.

V tipičnih sistemih reverzne osmoze napajalna voda pod visokim pritiskom teče skozi koncentrični spiralni vzorec membran, ki izmenično ločujejo vodo in nečistoče, preden zbirajo vodo v vodni cevi izdelka v središču. Za največjo učinkovitost je zaporedno povezanih več membranskih enot.

Bi lahko spreminjanje morske vode v pitno pomagalo pri pomanjkanju vode?

Skratka ja. Vendar je to pomembno.

Z vse manjšo razpoložljivostjo visokokakovostne sladke vode se vse več skupnosti obrača na razsoljevanje za proizvodnjo pitne vode iz slane in slane vode. Obstoječe rešitve so zasnovane tako, da odvajajo vodo in pustijo čim več vsebnosti soli.

Trenutne tehnologije imajo prednosti in slabosti, odvisno od omejitev in zahtev, ki so značilne za posamezno lokacijo. Čeprav se nekatere metode obetajo, je potreben več tehnološkega razvoja, da bo sposoben za obsežno proizvodnjo sladke vode.

Teksaška univerza A & M pojasnjuje, da je "majhno razsoljevanje slane vode s pomočjo sončnih kamnov obetavna metoda na oddaljenih lokacijah, kjer kakovostna voda za pitje in kuhanje ni na voljo. Za bolj razširjeno izvajanje postopki razsoljevanja potrebujejo tehnološke izboljšave in večjo energijo učinkovitosti. "

Glavna ovira so stroški procesov - zlasti energetske potrebe za proizvodnjo sveže vode v velikih količinah. Zaradi tega se obstoječe rešitve uporabljajo predvsem v regijah, ki nimajo nobenih drugih načinov za uvoz sladke vode, na civilnih in vojaških ladjah ter na nekaterih vesoljskih plovilih.

Vendar pa je pri zniževanju stroškov postopka nekaj zanimivih sprememb. Pred nekaj leti so denimo raziskovalci z univerze v Teksasu v Austinu razvili inovativno alternativo običajnim metodam.

Druga obetavna rešitev se imenuje kapacitivna deionizacija in deionizacija baterijske elektrode. Vendar te rešitve trenutno še zdaleč niso komercialno izvedljive.

Vendar to ni le finančni strošek. Obstoječe naprave za razsoljevanje so škodljive tudi za okolje.

Najbolj neposredno se dotaknejo morske vode kot izvirne vode, ki lahko ubije ali škoduje ribam in drugim majhnim oceanskim bitjem, saj se spremeni nivo vode okoli rastline. V postopku se navadno tvorijo zelo slani odpadki, ki jih je treba odstraniti.

Iz tega razloga večina rastlin za razsoljevanje uporablja slano in ne morsko vodo. Tudi velike naprave za razsoljevanje so drage, običajno stanejo nekje v regiji stotine milijonov košček.

Kot rečeno, številna podjetja veliko vlagajo v tehnologijo, ponekod, kot je Izrael, že proizvajajo dovolj vode za oskrbo polovice države.

Za regije s pomanjkanjem vode pa tovrstne rastline ponujajo vrsto zavarovalne police za varnost vode. Kalifornija na primer že gradi vrsto obratov.

Številni strokovnjaki verjamejo, da je edini način za razširitev razsoljevanja izvedljiv z vključitvijo obnovljivih virov energije. Le z znižanjem relativnih tekočih stroškov bodo postali ekonomsko upravičeni.

Z naraščajočimi svetovnimi temperaturami in vse večjo verjetnostjo suše v mnogih delih sveta bo razsoljevanje verjetno bolj razširjeno. Če lahko premagamo stroške energije in okoljske stroške procesa, potem razsoljevanje lahko postane pomemben del rešitve pri reševanju pomanjkanja vode.


Poglej si posnetek: Eko film - reciklaža odpadne embalaže (Julij 2022).


Komentarji:

  1. Gardalrajas

    ponoreti

  2. Kagajind

    Brez pogovorov!

  3. Amasa

    V redu je, to zabavno sporočilo

  4. Ghita

    Wacker, by the way, that phrase just came up

  5. Hien

    You've got a wonderful thought

  6. Kajika

    Yes you said fair



Napišite sporočilo