Servir un monde altéré : Tendances dans le dessalement

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Selon l'UNESCO ? encyclopédie de s des ressources en dessalement et en eau (DESWARE) ? En plus de la pénurie de l'eau, la contamination chimique et biologique des approvisionnements d'eau potable potable est un problème global important. « Une grande proportion de la population du monde n'ont pas accès à l'eau potable potable de bonne qualité, et environ 80% des maladies du monde sont-ils attribuables aux approvisionnements en eau, à l'hygiène et au traitement de l'eau insatisfaisants. ?

Bien qu'environ 71% de la terre ? la surface de s est couverte avec de l'eau, plus de 96% de celui est salin, ou salé. En conséquence, la technologie efficace et pratique de dessalement a pu faire de grands pas à résoudre le monde ? problèmes d'approvisionnement en eau de s. À partir de 2013 il y avait plus de 17.000 usines de dessalement dans 150 pays, produisant plus de 21 milliards de gallons de l'eau par jour, selon l'association internationale de dessalement.

L'étude géologique des États-Unis (USGS) définit l'eau doux ? c'est-à-dire, coffre-fort pour le boire ? en tant qu'ayant moins de 1.000 pages par minute de sel dissous. La concentration en eau de mer est de 35.000 pages par minute. L'eau à moins de 10.000 pages par minute de sels dissous est définie en tant que saumâtre et est trouvée en eau de surface et en couches aquifères souterraines. Même avec des concentrations relativement petites de sel, l'eau saumâtre offre un goût désagréable, qui le rend inacceptable en tant qu'eau potable potable.

Le dessalement d'eau de mer utilisant l'osmose d'inversion (RO), un disponible de processus depuis les années 70, est parmi les technologies les plus répandues dans le monde entier. L'avantage du RO est qu'il peut produire de grandes quantités de l'eau traitée. Par exemple, on s'attend à ce que la plus grande usine de RO dans le hémisphère de l'ouest est en construction à Carlsbad, Californie, et livre 50 millions de gallons d'eau potable potable par jour pour le commencement du comté de San Diego en 2016.

Le RO exige d'une pompe de pressuriser l'eau d'entrée afin de la forcer par une membrane en plastique semi-perméable. Une pompe électrique typiquement est utilisée pour maintenir cette pression. Les coûts d'électricité pour courir la pompe peuvent être un facteur important en coût global de la technologie. Puisque la recherche du début des années 80 a été continue pour développer les nouveaux matériaux de membrane qui exigent moins de pression et rejetez également un plus grand pourcentage de sel. Les membranes modernes de RO, faites à partir du polyamide composé en couche mince, ont permis une réduction de 30 fois d'efficacité énergétique et une réduction rudement égale du passage de sel comparé aux premières membranes d'acétate de cellulose.

La recherche est faite pour voir si le matériel de carbone épais d'un-atome appelait le graphene, découvert en 2002, pourrait être employée pour produire une membrane perforée de carbone qui réduirait la pression exigée encore plus. Cette approche, cependant, est peu susceptible d'être viable dans un avenir proche.

? Vous pouvez parler de certaines des autres technologies ? dit Menachem Elimelech, directeur d'Université de Yale ? programme environnemental de technologie de s à New Haven, conn. ? est-ce que mais si vous devez produire l'eau pour l'offre d'eau potable potable, je pense toujours que le RO est l'étalon or. ? Recherchez qu'il travaille dessus avait l'habitude la nanotechnologie pour développer les membranes bactérie-résistantes. Une percée pourrait aider à résoudre le problème des biofilms qui se développent sur des surfaces de membrane avec le temps. Ces films augmentent la charge sur la pompe et soulèvent la quantité d'énergie exigée pour la courir.

Une usine de dessalement récemment ouverte dans Hadera, Israël, se range parmi le monde ? les plus grandes usines de dessalement de RO d'eau de mer d'opération de s. En sa troisième année d'opération, il a produit une moyenne de plus de 100 millions de gallons par jour d'eau doux. Il sert également de laboratoire fonctionnant aux méthodes de investigation pour réduire des coûts.

Une partie de cet effort est la capacité de décaler des cadences de fabrication tout au long d'une période de 2$4$ heures pour coïncider avec des coûts croissants et en baisse de l'électricité. Cette variation dans la production peut être faite parce que le système inclut une combinaison des unités qui fonctionnent en parallèle, chacune dont peut être séparément commandé. Le service emploie également un système de rétablissement d'énergie, de même que typique pour les usines modernes de RO, auxquelles l'effluent salin à haute pression actionne un échangeur de pression pour armer une part significative de l'énergie de rebut pour aider la pompe à haute pression.

Il est plus difficile surmonter la deuxième difficulté principale avec le dessalement de RO : comment se débarrasser de l'eau usagée fortement saline, appelée la saumure, qui est le sous-produit inévitable. La saumure typique a autour deux fois de la concentration en sel comme eau de mer d'entrée. Bien que les experts soient en désaccord quant aux effets sur l'environnement de vider des grands nombres de saumure dans les océans, certains (par exemple, Sabine Lattemann de l'agence environnementale fédérale allemande) ont conduit la recherche qui montre un effet négatif de salinité accrue sur les organizations marines.

En raison de l'énergie potentiellement haute et des coûts environnementaux d'osmose d'inversion, les efforts sont en cours pour développer des technologies pour traiter l'eau saumâtre de bas-salinité qui se produit en eau de surface de couche aquifère et à fleur de terre. L'eau dans une couche aquifère occupe les espaces entre les particules de sol et la roche rompue sous la terre ? la surface de s et tend à couler vers les emplacements normaux de décharge tels que des ressorts, des fleuves, des lacs, des lagunes, des marais et la mer.

Cependant, aux États-Unis seul, selon l'USGS ? Dans beaucoup de parties du pays, les retraits d'eaux souterraines dépassent des taux de recharge et ont causé des déclins d'eau-niveau, des réductions au volume d'eaux souterraines de stockage, des niveaux plus bas de streamflow et de lac, ou affaissement de terre. ? L'USGS continue ? Le développement des eaux souterraines saumâtres comme source d'eau alternative peut aider à aborder des soucis concernant la future disponibilité de l'eau. ?

Un certain nombre de technologies de dessalement en plus de RO sont dans diverses étapes du développement pour traiter les eaux souterraines saumâtres. Généralement, ces systèmes sont plus petits et plus localisé. Puisqu'elles contiennent une concentration inférieure de sel ? il ? s souvent a défini simplement comme eau cette des goûts trop salés pour boire ? l'eau saumâtre peut être épurée avec une absorption d'énergie inférieure que l'eau de mer.

L'eau traitée peut être utile dans les secteurs ruraux qui n'ont aucun accès aux approvisionnements en eau publics. Par exemple, une étude récente de MIT a développé un plan pour un système solaire-actionné d'un seul bloc de dessalement, basé sur la technique de l'electrodyalisis, pour traiter assez d'eau saumâtre pour fournir les besoins d'un village en Inde 2.000 à 5.000 personnes.

? Les facteurs qui indiquent le choix de l'électrodialyse en Inde incluent les deux niveaux relativement bas de salinité ? s'étendant de 500 à 3.000 milligrammes par litre, comparé à l'eau de mer à environ 35.000 mg/l ? comme le manque de la région de courant électrique ? dit l'hiver d'AMOs de chercheur. Sien s'associent, Natasha Wright, dit ? Même si il est techniquement sûre boire l'eau, est-ce que cela ne résout pas le problème si les gens refusent de le boire en raison du goût salé désagréable. ? Les chercheurs ont choisi l'electrodyalisis solaire (ED), parce qu'il pourrait produire l'eau doux rudement à la moitié de l'utilisation d'énergie d'un système de RO.

Le mécanisme de dessalement de l'electrodyalisis est vis-à-vis celui du RO. Dans le RO, l'eau de mer traverse une membrane et les matières solides dissoutes restent derrière. Dans l'electrodyalisis, en revanche, les matières solides dissoutes sont tirées par les membranes et l'eau ? maintenant dessalé ? sortir du système.

Les travaux de processus à côté de passer l'eau saumâtre entre deux électrodes à l'opposé chargées. Puisque la plupart des sels dissous dans l'eau sont ioniques, franchement - chargé (cationique) et négativement - chargé (anionique), les ions sont attirés aux électrodes de la polarité opposée. Interposées entre les électrodes sont des membranes conçues pour passer seulement des cations ou seulement des anions. Les membranes sont empilées avec les entretoises qui séparent les écoulements de la saumure qui ont négativement ou franchement - les particules ioniques chargées. Les deux jets combinent et sortent du système comme saumure.

Electrodyalisis produit un rapport beaucoup plus grand de l'eau dessalée à la saumure que le RO. Il est également moins grand consommateur d'énergie, puisqu'il y a de contre-pression inférieure pour que les pompes surmontent, et la quantité d'énergie électrique utilisée dans l'écoulement courant ionique est directement proportionnelle à la quantité de sels enlevés. Les redresseurs pour convertir le courant alternatif en courant continu ont eu besoin pour les électrodes sont typiquement une partie du système. Cependant, parce que l'unité étant proposée pour le projet pilote indien alimentera les électrodes avec le courant continu produit par les cellules photovoltaïques solaires, l'étape de redresseur a prouvé inutile.

Un papier dans l'édition du 11 février 2014 de la revue de technologie de MIT propose une modification au système de base d'ED en ajoutant un filtre fait de particules de verre aggloméré à l'écoulement d'eau dessalé de rendement. Ceci enlèverait toutes les particules et bactéries de saleté microscopiques qui n'ont pas été éliminées dans les étapes de dialyse.

L'encyclopédie de DESWARE énumère une série d'installations d'ED, s'étendant d'une source d'eau rurale en Inde qui produit 30 m3 par jour, à un système produisant 400 m3 par jour de l'eau potable à partir d'un trou d'alésage à Riyadh, l'Arabie Saoudite, à un 500 de fourniture m3 par jour pour une usine chimique en l'Allemagne de l'Ouest.

Une nouvelle compagnie, WaterFx, installé une démonstration a concentré le distillateur solaire (CSS) à la zone de l'eau de Panoche en Californie ? s Central Valley, un du monde ? s la plupart des zones agricoles productives. Obtenant l'eau doux pour les récoltes de irrigation et devant alors se débarrasser de la saumure de rebut est des dépenses importantes pour des fermiers. Le CSS vise à aborder les deux problèmes en réutilisant l'écoulement d'irrigation à l'eau doux de produit et en employant la saumure au sel plein de produit et à d'autres minerais comme sous-produits qui peuvent être une source de revenu.

La technologie emploie une des technologies de dessalement les plus anciennes ? distillation ? mais est actionné par des 525 foot-long, réflecteur solaire de 400 kilowatts. Le réflecteur concentre la lumière du soleil sur une pipe remplie de l'huile. Alternativement, l'huile heated est livrée à un vaporisateur d'effet multiple pour produire de la vapeur, pour condenser et récupérer l'eau doux. L'étape finale est un système thermique de stockage qui peut courir le processus durant la nuit où il n'y a aucun soleil.

Dans une vidéo, Aaron Mandell, un cofounder de compagnie, dit que le quel distingué son système des systèmes traditionnels de distillation est qu'il a augmenté l'efficacité et a accéléré le taux d'évaporation par environ 30 fois. En outre, puisque le volume de saumure qui doit être traitée est environ 7% de l'écoulement de processus global, la concentration en saumure dépasse 210.000 pages par minute de matières solides dissoutes totales (TDS). Ceci permet à l'équipement disponible dans le commerce de cristallisation d'être utilisé pour produire les sous-produits pleins qui peuvent être vendus plutôt que débarrassés en tant que perte.

L'installation chez Panoche est une unité simple et quand, le fonctionnement à la pleine capacité, produira environ 65.000 gallons de l'eau de sel et minerai-libre par jour. On le projette que des unités de cette taille peuvent être combinées pratiquement sans limite pour mesurer linéairement vers le haut le rendement.

Dans le monde entier, la demande de l'eau doux se développe et des approvisionnements disponibles de plus en plus sont tendus. Ceci stimule un tour vers le dessalement comme manière de produire l'eau doux, plutôt que le retirant à partir des sources naturelles. Les initiatives publiques et privées sont en cours pour développer de nouvelles technologies aussi bien que pour améliorer les plus anciens. Pour des régions côtières, ceci signifie typiquement de grandes installations pour convertir l'eau de mer. Pour des secteurs intérieurs, la réponse est souvent dans les systèmes décentralisés pour dessaler les eaux souterraines saumâtres.

Carlsbad, Californie, usine de dessalement fournira le commencement 50mgd en 2016.