Energie en omgewing

Sal die gebruik van seewater in drinkwater watertekorte help?

Sal die gebruik van seewater in drinkwater watertekorte help?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Glo dit of nie, maar daar is 'n groeiende probleem om skoon, drinkbare varswater in baie wêrelddele te kry. Deur 'n kombinasie van menslike aktiwiteite en klimaatsverandering voorspel baie mense dat binnekort 'n ernstige wêreldwye waterkrisis voorlê.

Om hierdie rede is navorsers op soek na oplossings om varswater kunsmatig te skep. Ontsouting genoem, kan die oplossing waarna ons gesout het, sout water, soos seewater, in vars water maak?

Wat is die varswaterkrisis?

Ons "Blue Planet" word gepas genoem. Met ongeveer 70% van sy oppervlak wat met water bedek is, lyk dit onverklaarbaar dat water in baie dele van die wêreld as 'n skaars hulpbron beskou kan word wat nie eens woestyngebiede is nie.

Die probleem is dat die meeste van die water seewater is, wat nie juis drinkbaar is nie, want dit is letterlik versadig met sout. Van die aarde se water, net rondom 3% daarvan is vars en veilig om te drink.

Maar net rondom 1% van die varswater beskikbaar, is eintlik maklik toeganklik vir menslike gebruik. Die oorgrote meerderheid van die res is opgesluit in gletsers, yskappe, permafrost of diep in die grond begrawe.

Dit beteken dat slegs rondom 0.007% van die water op die aarde is eintlik beskikbaar vir gebruik deur ons steeds groeiende wêreldbevolking. Nog 'n probleem is dat hierdie maklik toeganklike varswater nie eweredig oor die wêreld versprei word nie.

VERWANTE: DIE VARSWATERKrisis en ontsoutingsaanlegte

Aangesien drinkbare water noodsaaklik is vir lewe op aarde, is dit nie ideaal vir plekke wat in 'waterskaarste' bestaan ​​nie. Maar ons gebruik ook water om voedsel, klere te vervaardig, dinge soos rekenaars en motors te bou, en vir sanitasie, om maar net 'n paar dinge te noem.

Dit is noodsaaklik vir alle aspekte van die menslike lewe.

The National Geographic verduidelik waarom, "as gevolg van geografie, klimaat, ingenieurswese, regulering en mededinging om hulpbronne, sommige streke relatief met vars water lyk, terwyl ander droogte en verswakkende besoedeling ondervind. In baie van die ontwikkelende lande is skoon water óf moeilik bekombaar of 'n kommoditeit wat moeisame werk of 'n beduidende geldeenheid benodig om te bekom. '

'N Ander probleem is dat die hoeveelheid vars water op die planeet vir miljarde jare relatief konstant gebly het.

In werklikheid is dit moontlik dat u op 'n stadium in u lewe watermolekules ingeneem het wat ook deur die dinosourusse, Julius Caesar, of 'n ander historiese figuur gedrink is. Nogal 'n merkwaardige gedagte.

Stygende wêreldtemperature die afgelope paar dekades blyk ook die waarskynlikheid van uiterste weersomstandighede te verhoog, insluitend droogtes in vatbare gebiede in die wêreld. In die betrokke gebiede is watertekorte 'n baie ernstige probleem.

Aangesien die bevolking elke jaar groei, en die oorbenutting van reeds kwynende watervoorrade vir dinge soos landbou of besteebare verbruiksgoedere, word sommige dele van die wêreld met 'n baie "varswaterkrisis" in die gesig gestaar.

Maar die mensdom is niks anders as vindingryk nie. Kan ons ons tegnologie gebruik om die impak van hierdie krisis te beperk? Miskien selfs varswater "skep"?

Kom ons vind uit.

Is dit veilig om soutwater uit die see te drink?

Die kort antwoord is natuurlik nee. Die drink van soutwater, soos seewater, kan dodelik wees vir mense (en baie ander organismes).

Seewater bevat, soos ons seker is, baie soute. As u dit drink, neem u beide water (wat goed is) in, maar ook hierdie soute.

Alhoewel u 'n bietjie sout gelukkig kan verbruik, is die inhoud in seewater aansienlik hoër as wat u liggaam effektief kan verwerk.

Die selle van u liggaam hang wel af van natriumchloried (tafelsout), hoofsaaklik die natriuminhoud daarvan, om die liggaam se chemiese balans en reaksies te handhaaf. Maar te veel daarvan kan dodelik wees.

Dit is omdat u niere, spesifiek die nefrone, slegs urine kan maak wat minder sout is as seewater. Dit beteken dat as u uitsluitlik seewater sou drink, meer water nodig sou wees om die sout te verdun en uit te plas as die water wat u ontvang het om dit te drink.

Met ander woorde, u sal 'n netto waterverlies hê. Om hierdie rede sal u uiteindelik weens uitdroging sterf (en mettertyd al hoe dorser word) as u enigste waterwater was.

Om hierdie rede moet u nooit beduidende hoeveelhede seewater drink nie.

Watter metodes is daar om water te ontsout?

Met so 'n klein persentasie van die totale beskikbare water op aarde as varswater, kan u wonder of daar 'n manier is waarop ons die enorme reservoir van ander waterbronne op aarde, soos die see, kan tap. Soos dit blyk, kan ons, al is dit met groot moeite en koste.

Tans is daar ten minste drie hoofmetodes vir ontsouting:

  • Termiese ontsouting (distillasie).
  • Elektriese ontsouting.
  • Druk ontsouting (omgekeerde osmose).

Termiese ontsouting, aka distillasie, is verreweg die oudste van die drie en is al duisende jare in gebruik. Soutwater word gekook, dan word die stoom afgekoel en as vars water gekondenseer, wat die soutkristalle in die verhitte houer agterlaat.

Hierdie metode verg egter 'n aansienlike belegging in energie om te bereik. Meer moderne metodes, volgens die Stanford Universiteit, "maak gebruik van verskillende tegnieke soos laedrukvate om die kooktemperatuur van die water te verlaag en sodoende die hoeveelheid energie wat nodig is om te ontsout te verminder."

Hierdie vorm van ontsouting word wyd gebruik in plekke soos die Midde-Ooste, waar die koolwaterstofbronne wat baie beskikbaar is, help om die brandstofkoste te verlaag. Termiese ontsouting bestaan ​​meestal uit drie groot, grootskaalse termiese prosesse.

Hierdie is:

  • Multistage flitsdistillasie (MSF).
  • Multi-effek distillasie (MED).
  • Dampdestillasie (VCD).

'N Ander termiese metode bestaan ​​ook; sondistillasie, word gewoonlik gebruik vir baie klein produksietempo's. Dit word ook gewoonlik gebruik om sout te produseer om te eet, deur seewater in vlak poele te plaas en te wag totdat die varswater natuurlik verdamp - wat seesout agterlaat.

Nog 'n manier om sout uit seewater te verwyder, is om 'n membraan te gebruik om die sout uit te skei. Dit kan bereik word met behulp van elektriese stroom of druk.

Weereens word hierdie metodes hoofsaaklik gebruik op plekke met oorvloedige energiebronne, soos die Verenigde State.

Elektriese ontsouting, een voorbeeld van membraan-gebaseerde ontsouting, maak gebruik van elektriese stroom om die molekules van sout en water te skei. Met hierdie metode dryf 'n elektriese stroom ione oor 'n selektief deurlaatbare membraan wat die sout saamneem.

'N Selektief deurlaatbare membraan is een wat toelaat dat sekere molekules daardeur kan gaan tot die uitsluiting van ander. Sintetiese of polimeermembrane is geskep vir verskillende navorsings- en industriële prosesse.

Daar is twee hoofmetodes vir ontsouting van elektriese membraan:

  • Elektrodialise (ED).
  • Elektrodialise-omkering (EDR).

Albei hierdie ontsoutingsmetodes vereis verskillende hoeveelhede energie om te bereik, afhangende van die soutinhoud van die waterbron. Alhoewel dit geskik is vir gebruik met laer soutkonsentrasies, is dit heeltemal energie-intensief vir gebruik op seewater.

Omgekeerde osmose is 'n ander vorm van ontsouting wat druk gebruik om water deur 'n selektief deurlaatbare membraan te dryf. Hierdie proses, soos die ander, skei die sout uit die oplossing.

Die hoeveelheid energie wat benodig word vir omgekeerde osmose op groot skaal, is blykbaar soortgelyk aan elektries-aangedrewe ontsouting, en hang af van die aanvanklike soutinhoud van die water. Vir seewater beteken die benodigde energie dat dit in die meeste situasies nie ekonomies lewensvatbaar is nie.

As die mees algemene vorm van ontsouting, kan dit die moeite werd wees om hierdie proses in meer besonderhede te ondersoek.

Wat is omgekeerde osmose en werk omgekeerde osmose?

Soos voorheen genoem, is omgekeerde osmose 'n proses van ontsouting wat druk gebruik om watermolekules letterlik deur 'n membraan te druk. Anders as gewone filtrasie (waar sekere onsuiwerhede volgens grootte uitgesluit word), behels omgekeerde osmose oplosmiddeldiffusie oor 'n membraan wat slegs water deurlaat.

Gereelde osmose behels die natuurlike beweging van 'n oplosmiddel vanaf 'n gebied met 'n lae oplosmiddelkonsentrasie (hoë waterpotensiaal) na 'n hoë oplosmiddelkonsentrasie (lae waterpotensiaal) totdat ewewig bereik word. In omgekeerde osmose word, soos die naam aandui, water uit 'n hoë opgeloste konsentrasie voerwater (soos seewater) onttrek deur druk uit te oefen om die natuurlike vloei van die oplosmiddel tydens osmose om te keer.

Afgesien van druk, is die gebruik van 'n selektiewe deurlaatbare membraan een van die hoofkomponente van die omgekeerde osmose-proses.

Met hierdie membraan kan sekere deeltjies daardeur gaan, hoofsaaklik water, wat opgeloste stowwe (soos sout) en ander kontaminante agterlaat. In omgekeerde osmose word 'n dun film saamgestelde membraan (TFC of TFM) vir hierdie doel gebruik.

Hierdie membrane word hoofsaaklik vervaardig vir watersuiwering en ontsoutingstelsels. Hulle het ook sekere eienskappe wat dit bruikbaar maak vir gebruik in sekere batterye en brandstofselle.

Hierdie membrane word gewoonlik uit twee of meer lae materiaal vervaardig. Die semi-deurlaatbare anisotrope membrane is gewoonlik ontwikkel uit polyamides wat deur professor Sidney Loeb en Srinivasa Sourirajan ontwikkel is.

Hierdie materiaal het baie nuttige eienskappe, insluitend die affiniteit vir water en die relatiewe ondoordringbaarheid daarvan vir sekere opgeloste onsuiwerhede soos soutione en ander klein molekules.

In tipiese omgekeerde osmose stelsels vloei voedingswater onder hoë druk deur 'n konsentriese spiraalpatroon van membrane wat alternatief water en besoedeling skei voordat die water in 'n produkwaterbuis in die middel opgevang word. Vir maksimum doeltreffendheid word verskeie membraan-eenhede in serie gekoppel.

Kan dit waterwatertekorte help om seewater in drinkwater te maak?

Kortom, ja. Maar dit het 'n aansienlike koste.

Met die afnemende beskikbaarheid van hoë gehalte varswater, beoefen al hoe meer gemeenskappe ontsouting om drinkbare water uit brakwater en soutwater te produseer. Bestaande oplossings is ontwerp om die water te onttrek en soveel van die soutinhoud agter te laat.

Huidige tegnologie hou beide voor- en nadele in, afhangende van die werfspesifieke beperkings en vereistes. Alhoewel sommige metodes belowend is, is meer tegnologiese ontwikkeling nodig om dit lewensvatbaar te maak vir die produksie van varswater op groot skaal.

Texas A & M Universiteit verduidelik dat 'kleinskaalse ontsouting van brakwater met sonstille 'n belowende metode is op afgeleë plekke waar water van goeie gehalte vir drink en kook nie beskikbaar is nie. Vir 'n wyer implementering benodig ontsoutingsprosesse tegnologiese verbeterings en verhoogde energie doeltreffendheid. "

Die belangrikste padversperring is die koste van die prosesse - spesifiek die energiebehoeftes wat benodig word om vars water teen hoë volumes te produseer. Om hierdie rede word bestaande oplossings hoofsaaklik gebruik in streke wat geen ander manier van invoer van varswater het nie, op burgerlike en militêre skepe en in sekere ruimtetuie.

Daar is egter interessante ontwikkelings om die koste van die proses te verlaag. Enkele jare gelede het navorsers aan die Universiteit van Texas, Austin, byvoorbeeld 'n innoverende alternatief vir konvensionele metodes ontwikkel.

Nog 'n belowende oplossing word kapasitiewe deionisasie en battery-elektrode-deionisasie genoem. Hierdie oplossings is tans egter nog lank nie kommersieel lewensvatbaar nie.

Maar dit is nie net 'n finansiële koste nie. Bestaande ontsoutingsaanlegte is ook skadelik vir die omgewing.

Die meeste tap seewater direk as hul bronwater, wat visse en ander klein oseaanwesens kan doodmaak of skade kan berokken as die watervlakke rondom die plant verander word. Die proses is ook geneig om baie soutafval te produseer wat weggegooi moet word.

Dit is om hierdie rede dat die meeste ontsoutingsaanlegte brak eerder as seewater gebruik. Groot ontsoutingsaanlegte is ook duur om te bou, en kos gewoonlik êrens in die omgewing van honderde miljoene n stuk.

Dit word gesê, baie ondernemings belê baie in die tegnologie, en sommige plekke, soos Israel, produseer reeds genoeg water om die helfte van die land te voorsien.

Vir waterskaars streke bied hierdie soort plante egter 'n soort versekeringspolis vir watersekuriteit. Kalifornië bou byvoorbeeld reeds 'n reeks plante.

Baie kenners meen dat die enigste manier om wydverspreide ontsouting werkbaar te maak, is om hernubare energiebronne op te neem om hulle aan te dryf. Slegs deur die verlaging van die relatiewe bedryfskoste, sal dit ekonomies lewensvatbaar word.

Met die stygende wêreldtemperature en die toenemende waarskynlikheid van droogtes in baie wêrelddele, sal ontsouting waarskynlik meer voorkom. As ons die energiekoste en omgewingskoste van die proses kan oorkom, kan ontsouting moontlik 'n belangrike deel van die oplossing word in die oplossing van waterskaarste.


Kyk die video: Watertekort in Venezuela - Aarsman Collectie: de Volkskrant (Augustus 2022).