Прорыв Пурду может преобразовать промышленность опреснения

Вода поддерживает всю жизнь и служит колыбелью цивилизации.Нехватка воды стала одной из самых острых проблем человечества в XXI веке.От засушливой Африки до регионов Ближнего Востока, страдающих от нехватки воды, и все более уязвимых развитых стран, нехватка пресной воды угрожает глобальной стабильности и развитию.

Технология обратного осмоса (RO), отвечающая за более половины производства пресной воды в засушливых регионах, таких как Ближний Восток,Силы морской воды через полупроницаемые мембраны под экстремальным давлением до 70 атмосферного давления для извлечения чистой водыНесмотря на свою эффективность, поддержание такого давления требует огромного потребления энергии с помощью насосов и оборудования, что значительно увеличивает эксплуатационные расходы и выбросы углекислого газа.

"Энергия составляет примерно одну треть от стоимости жизненного цикла опреснительной установки", - объясняет Дэвид Варсингер, доцент кафедры машиностроения Университета Пердью."Даже незначительные улучшения эффективности на несколько процентных пунктов могут сэкономить сотни миллионов долларов при одновременном сокращении выбросов CO2. "

Будучи мировым лидером в области исследований STEM, Университет Пердью собрал исключительную команду, занимающуюся проблемой нехватки воды.Разработка концепций, которые значительно повышают энергоэффективность.

Во время своих докторских исследований в MIT, Варсингер придумал "Batch Reverse Osmosis" - обработку воды в дискретных партиях, а не в непрерывных потоках." Варсингер описывает"Мы постепенно увеличиваем давление, уменьшая объем, в конечном итоге получая эквивалентную пресной воды с меньшей энергией".

Традиционные серийные системы теряли эффективность при прерывистом цикле.мы используем приходящую морскую воду для запуска следующего цикла"Этот подход двойного действия обеспечивает практически непрерывную работу".

Исследования, опубликованные вОбезсольнениепоказывает, что эта система достигает беспрецедентной энергоэффективности, потенциально устанавливая новые отраслевые эталоны.

Исследователь Сандра Кордоба, ведущий автор исследования, разработала гидравлические модели для оптимизации производительности.время и энергию"Наши модели определяют идеальные профили давления для минимального потребления энергии".

Размеры поршневой камеры адаптируются к потребностям применения: от портативных бытовых устройств до промышленных установок."в то же время эта простота позволяет преобразовать эффективность. "

Кандидат на докторскую степень Абхиманюй Дас разработал вариант, называемый обратным осмосом, который циркулирует определенные концентрации воды по поверхности мембраны.Это нововведение оказывается особенно эффективным для применений с высокой соленостью, таких как очистка промышленных сточных вод..

Исследование аспиранта Майкла Роггенбурга показывает, как сборка РО в сочетании с возобновляемой энергией может обеспечить пресной водой вдоль границы США и Мексики.Солнечные или ветровые системы предлагают решения без ископаемого топлива для регионов с ограниченным водоснабжением.

"Безопасность воды является определяющей глобальной проблемой", - говорит Варсингер. - "Если мы сможем незначительно сократить затраты, опреснение станет жизнеспособным для большего числа сообществ, что потенциально создаст преобразующее влияние".

Офис по коммерциализации технологий Научно-исследовательского фонда Пердью зарегистрировал патенты на эти инновации, облегчив реальные приложения для решения проблемы нехватки воды.

При поддержке грантов Комиссии Фулбрайта, Национальной лаборатории возобновляемой энергии и Университета Пердью,Команда Варсингера продолжает разработку решений, которые могут однажды превратить наши океаны в надежные источники пресной воды.Их работа является примером того, как технологические инновации в сочетании с устойчивыми методами могут решить самые насущные проблемы человечества в области ресурсов.