Η σημαντική ανακάλυψη του Purdue θα μπορούσε να μεταμορφώσει τη βιομηχανία αφαλάτωσης

Ωστόσο, καθώς ο παγκόσμιος πληθυσμός αυξάνεται, η εκβιομηχάνιση επιταχύνεται και η κλιματική αλλαγή εντείνεται,Η έλλειψη νερού έχει εξελιχθεί σε μία από τις πιο πιεστικές προκλήσεις της ανθρωπότητας του 21ου αιώνα.Από την Αφρική που πλήττεται από ξηρασία μέχρι τις περιοχές της Μέσης Ανατολής που αντιμετωπίζουν πρόβλημα ύδατος και τις όλο και πιο ευάλωτες ανεπτυγμένες χώρες, η έλλειψη γλυκού νερού απειλεί την παγκόσμια σταθερότητα και ανάπτυξη.

Η τεχνολογία αντίστροφης όσμωσης (RO), υπεύθυνη για πάνω από το ήμισυ της παραγωγής γλυκού νερού σε ξηρές περιοχές όπως η Μέση Ανατολή,Δίνεται η δυνατότητα να αναπτυχθεί ένα σύστημα που θα επιτρέπει την απομάκρυνση του θαλασσινού νερού μέσω ημιδιαπερατών μεμβρανών υπό ακραία πίεση έως και 70 φορές την ατμοσφαιρική πίεση για την εξαγωγή καθαρού νερού.Παρόλο που είναι αποτελεσματική, η διατήρηση αυτών των πιέσεων απαιτεί τεράστια κατανάλωση ενέργειας μέσω αντλιών και εξοπλισμού, συμβάλλοντας σημαντικά στα λειτουργικά έξοδα και στις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.

"Η ενέργεια αντιπροσωπεύει περίπου το ένα τρίτο των δαπανών του κύκλου ζωής μιας μονάδας αφαλάτωσης", εξηγεί ο Ντέιβιντ Γουάρσινγκερ, επίκουρος καθηγητής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Πέρντου."Ακόμα και μικρές βελτιώσεις της αποδοτικότητας λίγων ποσοστιαίων μονάδων θα μπορούσαν να εξοικονομήσουν εκατοντάδες εκατομμύρια δολάρια ενώ θα μειώσουν τις εκπομπές CO2. "

Ως παγκόσμιος ηγέτης στην έρευνα STEM, το Πανεπιστήμιο Purdue έχει συγκεντρώσει μια εξαιρετική ομάδα που αντιμετωπίζει τις προκλήσεις της έλλειψης νερού.ανάπτυξη ιδεών που βελτιώνουν δραματικά την ενεργειακή απόδοση.

Κατά τη διάρκεια των διδακτορικών σπουδών του στο MIT, ο Warsinger συνέλαβε την "Batch Reverse Osmosis" (Αντίστροφη Όσμωση των Τροπών) που επεξεργάζεται το νερό σε διακριτές παρτίδες αντί για συνεχείς ροές." Ο Warsinger περιγράφει"Αυξάνουμε σταδιακά την πίεση μειώνοντας τον όγκο, παράγοντας τελικά ισοδύναμο γλυκό νερό με λιγότερη ενέργεια".

Η πρόοδος ήρθε μέσω ενός σχεδιασμού θαλάμου με έμβολο που εξαλείφει τον χρόνο στάσης.Χρησιμοποιούμε το εισερχόμενο θαλασσινό νερό για να οδηγήσουμε τον επόμενο κύκλο"Αυτή η προσέγγιση διπλής δράσης διατηρεί σχεδόν συνεχή λειτουργία".

Έρευνα που δημοσιεύθηκε στοΑπολάμωσηαποδεικνύει ότι το σύστημα αυτό επιτυγχάνει πρωτοφανή ενεργειακή απόδοση, θέτοντας ενδεχομένως νέα βιομηχανικά πρότυπα.

Η υποψήφια ερευνήτρια Sandra Cordoba, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, ανέπτυξε υδραυλικά μοντέλα για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης.χρόνο και ενέργεια"Τα μοντέλα μας προσδιορίζουν ιδανικά προφίλ πίεσης για ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας".

Το μέγεθος του θαλάμου του έμβολο προσαρμόζεται στις ανάγκες εφαρμογής από φορητές οικιακές μονάδες έως εγκαταστάσεις βιομηχανικής κλίμακας."αλλά αυτή η απλότητα επιτρέπει μετασχηματιστική αποτελεσματικότητα. "

Ο υποψήφιος για διδακτορικό Abhimanyu Das ανέπτυξε μια παραλλαγή που ονομάζεται Batch Counterflow Reverse Osmosis, η οποία κυκλοφορεί συγκεκριμένες συγκεντρώσεις νερού σε επιφάνειες μεμβρανών.Η καινοτομία αυτή αποδεικνύεται ιδιαίτερα αποτελεσματική για εφαρμογές υψηλής αλατότητας, όπως η επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων.

Έρευνα από μεταπτυχιακό φοιτητή Michael Roggenburg δείχνει πώς batch RO σε συνδυασμό με ανανεώσιμη ενέργεια θα μπορούσε να παρέχει γλυκό νερό κατά μήκος των 1.954 μιλίων των ΗΠΑ-Μεξικό σύνορα.Τα συστήματα ηλιακής ή αιολικής ενέργειας προσφέρουν λύσεις χωρίς ορυκτά καύσιμα για περιοχές με πρόβλημα ύδρευσης.

"Η ασφάλεια του νερού είναι μια καθοριστική παγκόσμια πρόκληση", αντιλαμβάνεται ο Warsinger. "Αν μπορέσουμε να μειώσουμε ελαφρά το κόστος, η αφαλάτωση θα γίνει βιώσιμη για περισσότερες κοινότητες, δημιουργώντας δυνητικά μετασχηματιστικό αντίκτυπο".

Το γραφείο εμπορίας τεχνολογίας του Ιδρύματος Έρευνας Πέρντου έχει καταθέσει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για αυτές τις καινοτομίες, διευκολύνοντας τις εφαρμογές στον πραγματικό κόσμο για την αντιμετώπιση της έλλειψης νερού.

Με την υποστήριξη επιχορηγήσεων από την Επιτροπή Φούλμπραϊτ, το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμης Ενέργειας και το Πανεπιστήμιο Πέρντου,Η ομάδα του Γουάρσινγκερ συνεχίζει να προωθεί λύσεις που μπορεί μια μέρα να μετατρέψουν τους ωκεανούς μας σε αξιόπιστες πηγές γλυκού νερούΗ εργασία τους αποτελεί παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο η τεχνολογική καινοτομία, σε συνδυασμό με βιώσιμες πρακτικές, μπορεί να αντιμετωπίσει τις πιο πιεστικές προκλήσεις της ανθρωπότητας όσον αφορά τους πόρους.