Terobosan Purdue Dapat Mengubah Industri Desalinasi

Air menopang semua kehidupan dan berfungsi sebagai pijakan peradaban namun seiring pertumbuhan populasi global, industrialisasi meningkat, dan perubahan iklim meningkat,Kekurangan air telah muncul sebagai salah satu tantangan manusia yang paling mendesak pada abad ke-21Dari Afrika yang dilanda kekeringan hingga wilayah Timur Tengah yang kekurangan air dan negara-negara maju yang semakin rentan, kekurangan air tawar mengancam stabilitas dan pembangunan global.

Teknologi reverse osmosis (RO), bertanggung jawab atas lebih dari setengah produksi air tawar di daerah kering seperti Timur Tengah,memaksa air laut melalui membran semipermeable di bawah tekanan ekstrim ∼70 kali tekanan atmosfer ∼untuk mengekstrak air murniMeskipun efektif, mempertahankan tekanan ini membutuhkan konsumsi energi yang besar melalui pompa dan peralatan, berkontribusi secara signifikan terhadap biaya operasi dan emisi karbon.

"Energi menyumbang sekitar sepertiga dari biaya siklus hidup pabrik desalinasi", jelas David Warsinger, asisten profesor teknik mesin di Universitas Purdue."Bahkan peningkatan efisiensi kecil beberapa poin persentase dapat menghemat ratusan juta dolar sambil mengurangi emisi CO2. "

Sebagai pemimpin global dalam penelitian STEM, Universitas Purdue telah mengumpulkan tim yang luar biasa mengatasi tantangan kelangkaan air.mengembangkan konsep yang secara dramatis meningkatkan efisiensi energi.

Selama studi kedokteran di MIT, Warsinger mengkonsepkan "Batch Reverse Osmosis" yang memproses air dalam batch diskrit daripada aliran berkelanjutan." Warsinger menggambarkan. "Kami secara bertahap meningkatkan tekanan sambil mengurangi volume, akhirnya menghasilkan air tawar yang setara dengan energi yang lebih sedikit".

Sistem batch tradisional kehilangan efisiensi selama siklus intermiten. terobosan datang melalui desain ruang piston yang menghilangkan downtime. "Daripada mengosongkan piston sepenuhnya,kita menggunakan air laut yang masuk untuk menggerakkan siklus berikutnya"Pendekatan aksi ganda ini mempertahankan operasi yang hampir berkelanjutan".

Penelitian yang diterbitkan diPenghapusan garammenunjukkan sistem ini mencapai efisiensi energi yang belum pernah terjadi sebelumnya, berpotensi menetapkan patokan industri baru.

Peneliti pascasarjana Sandra Cordoba, penulis utama penelitian, mengembangkan model hidrolik untuk mengoptimalkan kinerja.waktu dan energi"Model kami mengidentifikasi profil tekanan yang ideal untuk konsumsi energi minimal".

Ukuran ruang piston disesuaikan dengan kebutuhan aplikasi dari unit rumah tangga portabel hingga instalasi skala industri. "Pada dasarnya hanya pipa dengan piston kedap air", kata Warsinger,"namun kesederhanaan ini memungkinkan efisiensi transformatif. "

Calon doktoral Abhimanyu Das mengembangkan variasi yang disebut Batch Counterflow Reverse Osmosis, yang mengedarkan konsentrasi air tertentu di permukaan membran.Inovasi ini terbukti sangat efektif untuk aplikasi salinitas tinggi seperti pengolahan air limbah industri.

Penelitian oleh mahasiswa pascasarjana Michael Roggenburg menunjukkan bagaimana batch RO ditambah dengan energi terbarukan dapat menyediakan air tawar di sepanjang perbatasan AS-Meksiko sepanjang 1.954 mil.Sistem tenaga surya atau angin menawarkan solusi bebas bahan bakar fosil untuk daerah yang kekurangan air.

"Keamanan air adalah tantangan global yang menentukan", Warsinger merefleksikan. "Jika kita dapat mengurangi biaya sedikit, desalinasi menjadi layak untuk lebih banyak komunitas, berpotensi menciptakan dampak transformatif".

Kantor komersialisasi teknologi Yayasan Penelitian Purdue telah mengajukan paten untuk inovasi ini, memfasilitasi aplikasi dunia nyata untuk mengatasi kekurangan air.

Didukung oleh hibah dari Komisi Fulbright, Laboratorium Energi Terbarukan Nasional, dan Universitas Purdue,Tim Warsinger terus memajukan solusi yang suatu hari mungkin mengubah lautan kita menjadi sumber air tawar yang dapat diandalkanPekerjaan mereka menunjukkan bagaimana inovasi teknologi, ketika digabungkan dengan praktik berkelanjutan, dapat mengatasi tantangan sumber daya yang paling mendesak umat manusia.