एक उपयोगी संसाधन में टर्निंग डिसैलिनेशन

एमआईटी में विकसित प्रक्रिया केंद्रित नमकीन को उपयोगी रसायनों में बदल सकती है, जिससे अलवणीकरण अधिक कुशल हो जाता है।

डेविड एल। चांडलर|एमआईटी न्यूज़ ऑफिस

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इस तरह समुद्र के नीचे विलवणीकरण संयंत्र आमतौर पर समुद्र में वापस केंद्रित ब्राइन की बड़ी मात्रा का निर्वहन करते हैं। एमआईटी शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि इसके बजाय, इस कचरे का अधिकांश भाग उपयोगी रसायनों में बदल सकता है।

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चित्रण सुझावित प्रक्रिया की क्षमता को दर्शाता है। ब्राइन, जिसे रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ) अलवणीकरण संयंत्रों की अपशिष्ट धारा से प्राप्त किया जा सकता है, या औद्योगिक संयंत्रों या नमक खनन कार्यों से, सोडियम हाइड्रोक्साइड (NaOH) या हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) जैसे उपयोगी रसायनों के उत्पादन के लिए संसाधित किया जा सकता है।

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शोधकर्ताओं का चित्रण शिष्टाचार

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तेजी से बढ़ रहा अलवणीकरण उद्योग दुनिया के शुष्क तटीय क्षेत्रों में पीने और कृषि के लिए पानी का उत्पादन करता है। लेकिन यह अपशिष्ट उत्पाद के रूप में बहुत अधिक संकेंद्रित नमकीन के रूप में पीछे छोड़ देता है, जिसे आमतौर पर इसे वापस समुद्र में फेंकने से निपटाया जाता है, एक प्रक्रिया जिसे महंगा पंपिंग सिस्टम की आवश्यकता होती है और जिसे समुद्री पारिस्थितिक तंत्र को नुकसान से बचाने के लिए सावधानी से प्रबंधित किया जाना चाहिए। अब, MIT के इंजीनियरों का कहना है कि उन्होंने एक बेहतर तरीका ढूंढ लिया है।

एक नए अध्ययन में, वे बताते हैं कि एक काफी सरल प्रक्रिया के माध्यम से अपशिष्ट पदार्थ को उपयोगी रसायनों में परिवर्तित किया जा सकता है - जिनमें वे भी शामिल हैं जो अलवणीकरण प्रक्रिया को और अधिक कुशल बना सकते हैं।

अन्य उत्पादों के बीच, सोडियम हाइड्रॉक्साइड के उत्पादन के लिए दृष्टिकोण का उपयोग किया जा सकता है। अन्यथा कास्टिक सोडा के रूप में जाना जाता है, सोडियम हाइड्रॉक्साइड को अलवणीकरण संयंत्र में जाने वाले समुद्री जल को बहाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। यह पानी की अम्लता को बदल देता है, जो नमकीन पानी को छानने के लिए उपयोग की जाने वाली झिल्लियों को रोकने में मदद करता है - विशिष्ट रिवर्स ऑस्मोसिस डिसेलिनेशन पौधों में रुकावटों और विफलताओं का एक प्रमुख कारण।

अवधारणा आज जर्नल में वर्णित हैप्रकृति कैटालिसिसऔर एमआईटी के शोध वैज्ञानिक अमित कुमार द्वारा मैकेनिकल इंजीनियरिंग जॉन के प्रोफेसर के दो अन्य पत्रों में। एच। लियनहार्ड वी, और कई अन्य। लेनहार्ड जल और खाद्य के जमील प्रोफेसर और अब्दुल लतीफ जमील जल और खाद्य प्रणाली लैब के निदेशक हैं।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड के बारे में कुमार कहते हैं, '' अलवणीकरण उद्योग खुद इसका काफी उपयोग करता है। "वे इसे खरीद रहे हैं, इस पर पैसा खर्च कर रहे हैं। तो अगर आप इसे संयंत्र में स्वस्थानी में बना सकते हैं, तो यह एक बड़ा फायदा हो सकता है। ” पौधों में खुद की जरूरत की मात्रा उस कुल की तुलना में बहुत कम है जो कि नमकीन से पैदा हो सकती है, इसलिए इसके लिए एक बिक्री योग्य उत्पाद होने की भी संभावना है।

सोडियम हाइड्रॉक्साइड एकमात्र उत्पाद नहीं है जो अपशिष्ट ब्राइन से बनाया जा सकता है: अलवणीकरण पौधों और कई अन्य औद्योगिक प्रक्रियाओं द्वारा उपयोग किया जाने वाला एक अन्य महत्वपूर्ण रसायन हाइड्रोक्लोरिक एसिड है, जो स्थापित रासायनिक तरीकों का उपयोग करके अपशिष्ट ब्राइन से आसानी से साइट पर भी बनाया जा सकता है। अलवणीकरण संयंत्र के कुछ हिस्सों की सफाई के लिए रासायनिक का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन रासायनिक उत्पादन में और हाइड्रोजन के स्रोत के रूप में भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

वर्तमान में, दुनिया में विलवणीकरण से एक दिन में 100 बिलियन लीटर (लगभग 27 बिलियन गैलन) पानी का उत्पादन होता है, जो केंद्रित ब्राइन की समान मात्रा छोड़ देता है। इनमें से अधिकांश को समुद्र में वापस पंप किया जाता है, और वर्तमान नियमों में लवणों के पर्याप्त फैलाव को सुनिश्चित करने के लिए महंगी प्रणाली की आवश्यकता होती है। इस प्रकार ब्राइन को परिवर्तित करना आर्थिक और पारिस्थितिक रूप से फायदेमंद दोनों हो सकता है, विशेष रूप से दुनिया भर में तेजी से अलवणीकरण बढ़ रहा है। लियानहार्ड कहते हैं, "ब्राइन का पर्यावरणीय रूप से सुरक्षित निर्वहन वर्तमान प्रौद्योगिकी के साथ प्रबंधनीय है, लेकिन संसाधनों को ब्राइन से पुनर्प्राप्त करना और जारी की गई ब्राइन की मात्रा को कम करना बेहतर है।"

नमकीन को उपयोगी उत्पादों में बदलने की विधि वांछित यौगिकों को हटाने के लिए प्रारंभिक नैनोफिल्टरेशन सहित अच्छी तरह से ज्ञात और मानक रासायनिक प्रक्रियाओं का उपयोग करती है, इसके बाद वांछित उत्पाद का उत्पादन करने के लिए एक या एक से अधिक इलेक्ट्रोडायलिसिस चरणों का उपयोग करती है। जबकि सुझाई जा रही प्रक्रियाएं नई नहीं हैं, शोधकर्ताओं ने ब्राइन से उपयोगी रसायनों के उत्पादन की क्षमता का विश्लेषण किया है और उत्पादों और रासायनिक प्रक्रियाओं के एक विशिष्ट संयोजन का प्रस्ताव किया है जो कि विलवणीकरण प्रक्रिया की आर्थिक व्यवहार्यता को बढ़ाने के लिए वाणिज्यिक संचालन में बदल सकते हैं, जबकि इसका पर्यावरणीय प्रभाव कम हो रहा है।

"समुद्र में जीवन की रक्षा के लिए इस बहुत ही केंद्रित ब्राइन को सावधानी से संभाला जाना चाहिए, और यह एक संसाधन अपशिष्ट है, और इसे वापस समुद्र में पंप करने के लिए ऊर्जा खर्च होती है," इसलिए इसे एक उपयोगी वस्तु में बदलना एक जीत-जीत है, कुमार कहता है। और सोडियम हाइड्रॉक्साइड एक ऐसा सर्वव्यापी रसायन है कि "MIT में हर प्रयोगशाला में कुछ है," वह कहते हैं, इसलिए इसके लिए बाजार खोजना मुश्किल नहीं होना चाहिए।

शोधकर्ताओं ने उन कंपनियों के साथ अवधारणा पर चर्चा की है जो प्रक्रिया के वास्तविक-विश्व अर्थशास्त्र को काम करने में मदद करने के लिए एक प्रोटोटाइप संयंत्र के निर्माण के अगले चरण में रुचि ले सकते हैं। "एक बड़ी चुनौती लागत है - बिजली की लागत और उपकरण की लागत," इस स्तर पर, कुमार कहते हैं।

टीम का कहना है कि विभिन्न धातुओं और अन्य रसायनों सहित ब्राइन स्ट्रीम से अन्य, कम-सांद्रण सामग्री निकालने की संभावना को देखते हुए, जो कि ब्राइन प्रोसेसिंग को और अधिक आर्थिक रूप से व्यवहार्य उपक्रम बना सकता है।

जल प्रबंधन के एक प्रोफेसर, जेग केलर कहते हैं, "एक पहलू जिसका उल्लेख किया गया था ... और मेरे साथ दृढ़ता से प्रतिध्वनित किया गया था कि इन रसायनों का अधिक स्थानीय स्तर पर या 'विकेन्द्रीकृत' उत्पादन का समर्थन करने के लिए प्रस्ताव था।" ऑस्ट्रेलिया में क्वींसलैंड विश्वविद्यालय में, जो इस काम में शामिल नहीं थे। "यह कुछ प्रमुख ऊर्जा और लागत लाभ हो सकता है, क्योंकि इन रसायनों के अप-एकाग्रता और परिवहन में अक्सर अधिक लागत और यहां तक ​​कि उच्च ऊर्जा की मांग होती है, जो आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले सांद्रता में इनमें से वास्तविक उत्पादन से अधिक होती है।"

शोध दल में जर्मनी में एमआईटी के पोस्टडॉक कैथरीन फिलिप्स और अंडर ग्रेजुएट जेनी कै और यूवे श्रोएडर भी शामिल हैं। इस काम में एमआईटी एनर्जी इनिशिएटिव के माध्यम से फेरोवियल की सहायक कंपनी कैडागुआ का समर्थन किया गया था।