Den snabbt växande avsaltningsindustrin producerar vatten för att dricka och för jordbruk i världens torra kustområden. Men det lämnar efter sig en avfallsprodukt mycket högkoncentrerad saltlösning, som vanligtvis kasseras genom att dumpas tillbaka i havet, en process som kräver kostsamma pumpsystem och som måste hanteras varsamt för att förhindra skador på marina ekosystem. Nu, ingenjörer vid MIT säger att de har hittat ett bättre sätt.

I en ny studie, de visar att avfallsmaterialet genom en ganska enkel process kan omvandlas till användbara kemikalier – inklusive sådana som kan göra själva avsaltningsprocessen effektivare.

Metoden kan användas för att producera natriumhydroxid, bland andra produkter. Annars känd som kaustik soda, natriumhydroxid kan användas för att förbehandla havsvatten som går in i avsaltningsanläggningen. Detta ändrar surheten i vattnet, som hjälper till att förhindra nedsmutsning av membranen som används för att filtrera bort det salta vattnet – en viktig orsak till avbrott och fel i typiska avsaltningsanläggningar för omvänd osmos.

Konceptet beskrivs idag i tidskriften Naturkatalys och i två andra artiklar av MIT-forskaren Amit Kumar, professor i maskinteknik John. H. Lienhard V, och flera andra. Lienhard är Jameel professor i vatten och mat och chef för Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab.

"Avsaltningsindustrin själv använder ganska mycket av det, " Kumar säger om natriumhydroxid. "De köper det, lägga pengar på det. Så om du kan göra det på plats vid anläggningen, Det kan vara en stor fördel. "Mängden som behövs i själva växterna är mycket mindre än den totala summan som kan produceras från saltlake, så det finns också potential för att det är en säljbar produkt.

Natriumhydroxid är inte den enda produkten som kan framställas av saltlake:En annan viktig kemikalie som används av avsaltningsanläggningar och många andra industriella processer är saltsyra, som också enkelt kan tillverkas på plats av avfallslaken med etablerade kemiska bearbetningsmetoder. Kemikalien kan användas för rengöring av delar av avsaltningsanläggningen, men används också i stor utsträckning i kemisk produktion och som vätekälla.

För närvarande, världen producerar mer än 100 miljarder liter (cirka 27 miljarder gallon) vatten per dag från avsaltning, som lämnar en liknande volym koncentrerad saltlösning. Mycket av det pumpas tillbaka till havet, och nuvarande bestämmelser kräver kostsamma utloppssystem för att säkerställa adekvat utspädning av salterna. Att omvandla saltlösningen kan alltså vara både ekonomiskt och ekologiskt fördelaktigt, särskilt som avsaltning fortsätter att växa snabbt runt om i världen. "Miljösäkert utsläpp av saltlösning är hanterbart med nuvarande teknik, men det är mycket bättre att återvinna resurser från saltlaken och minska mängden saltlösning som frigörs, säger Lienhard.

Metoden för att omvandla saltlösningen till användbara produkter använder välkända och vanliga kemiska processer, inklusive initial nanofiltrering för att avlägsna oönskade föreningar, följt av ett eller flera elektrodialyssteg för att producera den önskade slutprodukten. Även om de processer som föreslås inte är nya, forskarna har analyserat potentialen för produktion av användbara kemikalier från saltlake och föreslagit en specifik kombination av produkter och kemiska processer som skulle kunna omvandlas till kommersiella operationer för att förbättra den ekonomiska livskraften för avsaltningsprocessen, samtidigt som den minskar dess miljöpåverkan.

"Denna mycket koncentrerade saltlake måste hanteras försiktigt för att skydda livet i havet, och det är ett resursslöseri, och det kostar energi att pumpa tillbaka den till havet, "så att göra det till en användbar vara är en win-win, säger Kumar. Och natriumhydroxid är en sådan allestädes närvarande kemikalie att "varje labb vid MIT har några, " han säger, så det borde inte vara svårt att hitta marknader för det.

Forskarna har diskuterat konceptet med företag som kan vara intresserade av nästa steg av att bygga en prototypanläggning för att hjälpa till att räkna ut den verkliga ekonomin i processen. "En stor utmaning är kostnaden – både elkostnad och utrustningskostnad, " i detta skede, säger Kumar.

Teamet fortsätter också att titta på möjligheten att utvinna andra, material med lägre koncentration från saltlösningsströmmen, han säger, inklusive olika metaller och andra kemikalier, vilket skulle kunna göra saltlösningsprocessen till ett ännu mer ekonomiskt lönsamt företag.