Rent vatten är avgörande för människans överlevnad. Dock kan mindre än 3 % av färskvattnet användas som dricksvatten. Enligt en rapport publicerad av Världsmeteorologiska organisationen finns det brist på dricksvatten för cirka 1 miljard människor världen över, vilket förväntas stiga till 1,4 miljarder år 2050.

Avsaltningsteknik för havsvatten, som producerar färskvatten från havsvatten, skulle kunna lösa problemet med vattenbrist. Vid Korea Institute of Science and Technology (KIST) har ett forskarlag under ledning av Dr Kyung Guen Song från Center for Water Cycle Research utvecklat en hybridmembrandestillationsmodul som kombinerar solenergi med hydrotermiska värmepumpar för att minska den termiska energiförbrukningen under avsaltningsprocessen. Deras resultat publiceras i Energy Conversion and Management .

Omvänd osmos och avdunstningsmetoder är relativt vanliga processer för avsaltning av havsvatten; emellertid kan dessa metoder endast fungera vid höga tryck och temperaturer. Som jämförelse ger membrandestillationsmetoden färskvatten genom att utnyttja ångtrycket som genereras av temperaturskillnaden mellan det strömmande råvattnet och behandlat vatten separerat av ett membran. Detta tillvägagångssätt har fördelen av låg energiförbrukning, eftersom färskvatten kan genereras vid tryck på 0,2–0,8 bar, vilket är lägre än atmosfärstrycket, och temperaturer på 50–60 ℃. Storskalig drift kräver dock mer termisk energi. Det krävs alltså forskningsstudier för att minska användningen av termisk energi för kommersiell drift.

Membradestillationen involverar samtidig massa- och värme(energi)överföring. Den är uppdelad i en direktkontaktmembrandestillation (DCMD) och en luftgapsmembrandestillation (AGMD) baserad på de metoder som tillämpas på den behandlade vattensidan av membranet för att generera ångtrycksskillnader, som är den drivande kraften. För hög energitillförsel är sättet att producera vatten genom direkt kontakt av råvatten med hög temperatur och behandlat vatten med låg temperatur till membranytan (dvs DCMD) fördelaktigt. För låg energiförsörjning blir effektiviteten däremot högre om den överförda värmen (värmeförlusten) minskas av luftspalter, snarare än direktkontakt mellan råvatten och bearbetat vatten. Således är de lägen som genererar vatten genom att kondensera över en kall yta och som upprätthåller luftgap mellan membranet och kondensationsytan (dvs AGMD) att föredra.

KIST Research Team utvecklade en hybridavsaltningsteknik genom att utföra tester på plats under en månad för att jämföra systemets prestanda och ekonomi med hjälp av solenergi och hydrotermiska värmepumpar. När systemet fungerade parallellt med solenergi ökade produktionen med 9,6 % och energianvändningen minskade med 30 % jämfört med membrandestillationsmetoden med enbart hydrotermiska värmepumpar. Dessutom visade en jämförelse av förbrukningen av termisk energi beroende på närvaron av solenergi att effektiviteten i processen för membrandestillation ökade med upp till 17,5 % när solenergi användes som en extra värmekälla.

Enligt Dr. Song, "Hybridavsaltningstekniken som vi utvecklat kan betraktas som en metod för att leverera vatten till vissa industrikomplex och öområden som står inför vattenbrist eftersom den kan minska energiförbrukningen som krävs för att generera färskvatten. Vi förväntar oss att denna teknik kommer att vara tillämpas på betydande vattenförsörjningsanläggningar i Mellanöstern och Sydostasien där den årliga mängden solstrålning är 1,5 gånger så stor som i Korea."

Han tillade, "Membrandestillation påverkas inte nämnvärt av råvattenkvaliteten, så det kommer att vara möjligt att leverera dricksvatten till områden där råvattenkvaliteten blev kraftigt förorenad på grund av vattenföroreningar och områden där tungmetalldetektering är hög." + Utforska vidare

Soldriven membrandestillationsteknik som kan fördubbla dricksvattenproduktionen