Էներգիա և շրջակա միջավայր

Seովի ջուրը խմելու ջրի վերածելը կօգնի՞ ջրի սակավությանը:

Seովի ջուրը խմելու ջրի վերածելը կօգնի՞ ջրի սակավությանը:

Հավատացեք, թե ոչ, բայց աշխարհի շատ մասերում աճող խնդիր կա մաքուր, խմելու քաղցրահամ ջուր ստանալու հետ կապված: Մարդկային գործունեության և կլիմայի փոփոխության համադրությամբ շատերը կանխատեսում են, որ շուտով ջրի լուրջ համաշխարհային ճգնաժամ է սպասվում:

Այդ պատճառով հետազոտողները քաղցրահամ արհեստականորեն ստեղծելու լուծումներ են փնտրում: Աղազերծում կոչվածը ՝ աղի ջուրը, ինչպես ծովային ջուրը, քաղցրահամ ջրի վերածելը կարո՞ղ է լինել այն լուծումը, որը մենք փնտրում ենք:

Ո՞րն է քաղցրահամ ջրի ճգնաժամը:

Մեր «Կապույտ մոլորակը» տեղին է անվանել: Մոտավորապես 70% ջրի մակերեսով ծածկված իր մակերեսից անբացատրելի կթվա, որ ջուրը կարող է համարվել սակավաթիվ ռեսուրս աշխարհի շատ մասերում, որոնք նույնիսկ անապատային տարածքներ չեն:

Խնդիրն այն է, որ այս ջրի մեծ մասը ծովային ջուր է, որը հենց խմելու պես չէ, քանի որ բառացիորեն հագեցած է աղով: Երկրի ջրից ՝ միայն շուրջը 3% դա թարմ է և անվտանգ խմելու համար:

Բայց միայն շուրջը 1% քաղցրահամ ջրի մատչելիությունը իրականում մատչելի է մարդու օգտագործման համար: Մնացածի ճնշող մեծամասնությունը փակված է սառցադաշտերում, սառցե գլխարկներում, մշտադալար սառույցում կամ թաղված է խորը հողի մեջ:

Սա նշանակում է, որ միայն շուրջը 0.007% Երկրի վրա առկա ջուրն իրականում մատչելի է մեր անընդհատ աճող գլոբալ բնակչության կողմից: Մեկ այլ խնդիր է այն, որ այս հեշտությամբ մատչելի քաղցրահամ ջուրը հավասարաչափ չի բաշխվում ամբողջ աշխարհում:

Կապակցված. Թարմ ջրերի ճգնաժամի և աղազերծման բույսեր

Քանի որ խմելու ջուրը անհրաժեշտ է Երկրի վրա կյանքի համար, դա իդեալական չէ «ջրի սակավության» մեջ գտնվող վայրերի համար: Բայց մենք նաև ջուր ենք օգտագործում սննդամթերք, հագուստ արտադրելու, համակարգիչներ և մեքենաներ ստեղծելու համար, ինչպես նաև սանիտարական մաքրման համար, բայց մի քանի բան նշենք:

Դա կենսական նշանակություն ունի մարդկային կյանքի բոլոր ասպեկտների համար:

National Geographic- ը բացատրում է, թե ինչու «աշխարհագրության, կլիմայի, ճարտարագիտության, կարգավորման և ռեսուրսների համար մրցակցության շնորհիվ, որոշ տարածաշրջաններ կարծես թե համեմատաբար լցվում են քաղցրահամ ջրով, իսկ մյուսները բախվում են երաշտի և թուլացնող աղտոտման: developingարգացող աշխարհի մեծ մասում մաքուր ջուրը կամ դժվար է ձեռք բերել կամ ապրանք, որը ձեռք բերելու համար աշխատատար աշխատանք կամ զգալի արժույթ է պահանջում »:

Մեկ այլ խնդիր է այն, որ մոլորակի քաղցրահամ ջրի քանակը միլիարդավոր տարիներ շարունակ մնացել է համեմատաբար հաստատուն:

Փաստորեն, հնարավոր է, որ ձեր կյանքի ինչ-որ պահի դուք կլանել եք ջրի մոլեկուլներ, որոնք խմել են նաև դինոզավրերը, Հուլիոս Կեսարը կամ մեկ այլ պատմական դեմք: Բավական ուշագրավ միտք:

Վերջին մի քանի տասնամյակների ընթացքում գլոբալ ջերմաստիճանի բարձրացումը նույնպես կարծես մեծացնում է ծայրահեղ եղանակային իրադարձությունների հավանականությունը, ներառյալ երաշտները աշխարհի զգայուն տարածքներում: Տուժած տարածքների համար ջրի սակավությունը շատ լուրջ խնդիր է:

Բնակչության տարեցտարի աճող և գյուղատնտեսության կամ միանգամյա օգտագործման լայն սպառման ապրանքների համար ջրի պաշարների արդեն իսկ պակասեցման պատճառով, աշխարհի որոշ մասեր բախվում են «քաղցրահամ ջրի ճգնաժամի»:

Բայց մարդկությունը ոչ այլ ինչ է, քան հնարամիտ: Կարո՞ղ ենք օգտագործել մեր տեխնոլոգիան `այս ճգնաժամի ազդեցությունը սահմանափակելու համար: Թերեւս նույնիսկ «ստեղծե՞լ» քաղցրահամ ջուր:

Եկեք պարզենք:

Ապահով է ծովից աղի ջուր խմելը:

Կարճ պատասխանը, իհարկե, ոչ: Աղի ջուր խմելը, ինչպես ծովային ջուրը, կարող է մահացու լինել մարդու համար (և շատ այլ օրգանիզմների համար):

Awովային ջուրը, ինչպես համոզված ենք, դուք ավելի քան տեղյակ եք, պարունակում է շատ աղեր: Երբ այն խմում ես, ջուր ես ընդունում (ինչը լավ է), այլև այս աղերը:

Չնայած դուք կարող եք բավականին ուրախորեն օգտագործել փոքր քանակությամբ աղ, ծովային ջրի մեջ պարունակությունը զգալիորեն բարձր է, քան ձեր մարմինը կարող է արդյունավետորեն մշակել:

Ձեր մարմնի բջիջները կախված են նատրիումի քլորիդից (սեղանի աղ), առաջին հերթին դրա մեջ պարունակվող նատրիումի պարունակությունից ՝ մարմնի քիմիական մնացորդներն ու ռեակցիաները պահպանելու համար: Բայց դրա չափազանց մեծ մասը կարող է մահացու լինել:

Դա պայմանավորված է նրանով, որ ձեր երիկամները, մասնավորապես ՝ նեֆրոնները, կարող են միայն մեզի պակաս աղի լինել, քան ծովային ջուրը: Սա նշանակում է, որ եթե դուք բացառապես ծովային ջուր խմեք, ապա աղը նոսրացնելու և կեղևելու համար կպահանջվեր ավելի շատ ջուր, քան այն խմելու արդյունքում ստացված ջուրը:

Այլ կերպ ասած, դուք կունենաք զուտ ջրի կորուստ: Այս պատճառով, դուք ի վերջո կմեռնեիք ջրազրկումից (և ժամանակի հետ ավելի ու ավելի ծարավ կդառնաք), եթե ձեր ջրի միակ աղբյուրը ծովի ջուրն էր:

Այս պատճառով, դուք երբեք չպետք է խմեք զգալի քանակությամբ ծովային ջուր:

Ի՞նչ մեթոդներ կան ջուր աղազերծելու համար:

Երկրագնդի ընդհանուր մատչելի ջրի նման փոքր տոկոսով, ինչպիսին է քաղցրահամը, կարող եք մտածել, արդյոք կա որևէ եղանակ, որով մենք կարող ենք ջրի վրա խփել ջրի այլ աղբյուրների հսկայական ջրամբարը, ինչպես ծովը: Ինչպես պարզվեց, մենք կարող ենք, թեկուզ մեծ ջանք ու ծախս:

Ներկայումս աղազերծման առնվազն երեք հիմնական մեթոդ կա.

  • Rmերմային աղազերծում (թորում):
  • Էլեկտրական աղազերծում:
  • Ureնշման աղազերծում (հակադարձ osmosis):

Երմային աղազերծում, թորումը, որը երեքից հեռու ամենահինն է և գործնականում օգտագործվել է հազարավոր տարիներ: Աղաջուրը եռացնում են, այնուհետև գոլորշը սառեցնում և խտացնում են որպես թարմ ջուր ՝ աղի բյուրեղները թողնելով ջեռուցվող անոթի մեջ:

Այնուամենայնիվ, այս մեթոդը էներգիայի մեջ զգալի ներդրում է պահանջում `դրան հասնելու համար: Ավելի ժամանակակից մեթոդներ, ըստ Սթենֆորդի համալսարանի, «օգտագործում են տարբեր տեխնիկա, ինչպիսիք են ցածր ճնշման անոթները` ջրի եռման ջերմաստիճանը նվազեցնելու և դրանով իսկ նվազեցնելու համար աղազերծման համար անհրաժեշտ էներգիայի քանակը »:

Աղազերծման այս ձևը լայնորեն օգտագործվում է Մերձավոր Արևելքի նման վայրերում, որտեղ ածխաջրածինների հեշտությամբ առատ ռեսուրսները օգնում են իջեցնել վառելիքի արժեքը: Երմային աղազերծումը հակված է բաղկացած լինել երեք խոշոր, լայնածավալ ջերմային գործընթացներից:

Սրանք:

  • Բազմաստիճան ֆլեշ թորում (MSF):
  • Բազմաֆունկցիոնալ թորում (MED):
  • Գոլորշիների սեղմման թորում (VCD):

Կա նաև մեկ այլ ջերմային մեթոդ. արևի թորում, սա սովորաբար օգտագործվում է արտադրության շատ փոքր տեմպերի համար: Այն նաև սովորաբար օգտագործվում է ուտելու համար աղ արտադրելու համար ՝ ծովի ջուրը տեղադրելով մակերեսային ջրավազաններում և սպասելով, թե ինչպես քաղցրահամ ջուրը բնականաբար գոլորշիացվի ՝ թողնելով ծովի աղը:

Seովային ջրից աղը հանելու մեկ այլ եղանակ է `աղերը տարանջատելու համար թաղանթ օգտագործել: Դրան կարելի է հասնել կամ օգտագործելով էլեկտրական հոսանք կամ ճնշում:

Կրկին, այս մեթոդները հիմնականում օգտագործվում են էներգիայի առատ աղբյուրներ ունեցող վայրերում, ինչպես Միացյալ Նահանգները:

Էլեկտրական աղազերծում, մեմբրանի վրա հիմնված աղազերծման օրինակներից մեկը, օգտագործում է էլեկտրական հոսանք `աղի և ջրի մոլեկուլները բաժանելու համար: Այս մեթոդով էլեկտրական հոսանքն իոնները քշում է ընտրովի ներթափանցող թաղանթի վրայով, որն իր հետ կրում է աղը:

Ընտրովիորեն ներթափանցող թաղանթը այն թաղանթն է, որը թույլ է տալիս որոշակի մոլեկուլներ անցնել դրա միջով `բացառելով մյուսների: Սինթետիկ կամ պոլիմերային թաղանթները ստեղծվել են տարբեր հետազոտական ​​և արդյունաբերական գործընթացների համար:

Գոյություն ունեն էլեկտրական թաղանթի աղազերծման երկու հիմնական մեթոդ.

  • Էլեկտրոդիալիզ (ԷԴ):
  • Էլեկտրոդիալիզի հակադարձում (EDR):

Աղազերծման այս երկու մեթոդներն էլ պահանջում են տարբեր քանակությամբ էներգիա ՝ կախված ջրի աղբյուրի աղի պարունակությունից: Չնայած այն հարմար է աղի ցածր կոնցենտրացիաների օգտագործման համար, այն չափազանց էներգաարդյունավետ է ծովային ջրի վրա օգտագործելու համար:

Հակադարձ osmosis աղազերծման մեկ այլ ձև է, որն օգտագործում է ճնշում `ջուրը ընտրովի թափանցելի թաղանթով քշելու համար: Այս գործընթացը, ինչպես մյուսները, առանձնացնում է աղը լուծույթից:

Ենթադրաբար նման է էլեկտրական շարժիչով աղազերծմանը, մեծ մասշտաբով հակառակ osmosis- ի համար պահանջվող էներգիայի քանակը կախված է ջրի նախնական աղի պարունակությունից: Awովային ջրի համար պահանջվող էներգիան նշանակում է, որ այն իրավիճակներից շատերում տնտեսապես կենսունակ չէ:

Որպես աղազերծման ամենատարածված ձև, գուցե արժե ավելի մանրամասն ուսումնասիրել այս գործընթացը:

Ի՞նչ է հակադարձ osmosis- ը և արդյոք գործում է reverse osmosis- ը:

Ինչպես նախկինում նշվեց, հակադարձ osmosis- ը աղազերծման գործընթաց է, որն օգտագործում է ճնշում ջրի մոլեկուլները բառացիորեն թաղանթի միջով մղելու համար: Ի տարբերություն սովորական ֆիլտրման (որտեղ որոշակի խառնուրդներ բացառվում են ըստ չափի), հակադարձ osmosis- ը ներառում է վճարունակ դիֆուզիոն թաղանթի միջով, որը թույլ է տալիս միայն ջուրն անցնել:

Պարբերաբար օսմոզը ենթադրում է վճարունակի բնական շարժում լուծույթի ցածր կոնցենտրացիայի տարածքից (ջրի մեծ ներուժ) դեպի լուծիչի բարձր կոնցենտրացիա (ջրի ցածր ներուժ) մինչև հավասարակշռության հասնելը: Հակադարձ osmosis- ում, ինչպես անունն է հուշում, ջուրը արդյունահանվում է կերային ջրի բարձր լուծվող կոնցենտրացիայից (ինչպես ծովային ջուրը) ճնշում գործադրելով `լուծիչի բնական հոսքը հետադարձելու համար` osmosis- ում:

Pressureնշումից բացի, հակառակ osmosis գործընթացի հիմնական բաղադրիչներից մեկը ընտրովիորեն ներթափանցող թաղանթի օգտագործումն է:

Այս թաղանթը թույլ է տալիս որոշակի մասնիկների անցնել դրա միջով, առաջին հերթին ՝ ջրով ՝ թողնելով լուծույթներ (ինչպես աղը) և այլ աղտոտիչներ: Հակադարձ osmosis- ում, բարակ թաղանթային կոմպոզիտային թաղանթը (TFC կամ TFM) օգտագործվում է հենց այդ նպատակով:

Այս թաղանթները արտադրվում են հիմնականում ջրի մաքրման և աղազերծման համակարգերի համար: Նրանք ունեն նաև որոշակի հատկություններ, որոնք նրանց օգտակար են դարձնում որոշակի մարտկոցներում և վառելիքի բջիջներում օգտագործելու համար:

Այս թաղանթները հիմնականում կառուցվում են նյութերի երկու կամ ավելի շերտերից: Պրոֆեսոր Սիդնի Լոբերի և Սրինիվասա Սուրիրաջանի կողմից մշակված կիսաթափանցիկ անիզոտրոպ թաղանթները սովորաբար պատրաստվում են պոլիամիդներից:

Այս նյութն ունի մի քանի շատ օգտակար հատկություններ, ներառյալ ՝ ջրի նկատմամբ նրա սերտ կապը և որոշակի լուծված խառնուրդների համեմատաբար անթափանցելիությունը, ինչպիսիք են աղ իոնները և այլ փոքր մոլեկուլները:

Հակադարձ osmosis- ի տիպիկ համակարգերում, մեծ ճնշման տակ գտնվող կերի ջուրը հոսում է թաղանթների համակենտրոն պարուրաձեւ ձևով, որոնք հերթով առանձնացնում են ջուրը և աղտոտիչները, նախքան ջուրը հավաքելը արտադրանքի ջրի խողովակում կենտրոնում: Առավելագույն արդյունավետության համար մի շարք թաղանթային միավորներ միացված են շարքով:

Ouldովային ջուրը խմելու ջրի վերածելը կարո՞ղ է օգնել ջրի սակավությանը:

Մի խոսքով, այո: Բայց դա զգալի ծախսեր ունի:

Բարձրորակ քաղցրահամ ջրի մատչելիության նվազման հետևանքով, ավելի ու ավելի շատ համայնքներ են դիմում աղազերծմանը `խմելու ջուր արտադրելու աղաջրից և աղաջրից: Գոյություն ունեցող լուծումները նախատեսված են ջուրը արդյունահանելու և աղի պարունակության մեծ մասը թողնելու վրա:

Ընթացիկ տեխնոլոգիաներն ունեն և՛ առավելություններ, և՛ թերություններ ՝ կախված կայքի հատուկ սահմանափակումներից և պահանջներից: Չնայած որոշ մեթոդներ խոստումնալից են, ավելի շատ տեխնոլոգիական զարգացում է անհրաժեշտ քաղցրահամ ջրի լայնածավալ արտադրության համար այն կենսունակ դարձնելու համար:

Տեխասի Ա & Մ համալսարանը բացատրում է, որ «արևային հանգույցների օգտագործմամբ աղաջրաջրային փոքր աղակալումը հեռանկարային մեթոդ է հեռու այն վայրերում, որտեղ խմելու և պատրաստելու համար որակյալ ջուր չկա: Ավելի տարածված իրականացման համար աղազերծման գործընթացները տեխնոլոգիական բարելավումների և էներգիայի ավելացման կարիք ունեն: արդյունավետություն »:

Հիմնական ճանապարհը արգելափակումն է գործընթացների գինը, մասնավորապես էներգիայի պահանջները, որոնք անհրաժեշտ են մեծ քանակությամբ քաղցրահամ ջուր արտադրելու համար: Այդ պատճառով գոյություն ունեցող լուծումները հիմնականում օգտագործվում են այն շրջաններում, որտեղ բացակայում է քաղցրահամ ջրի ներմուծման որևէ այլ միջոց, քաղաքացիական և ռազմական նավերում, ինչպես նաև որոշակի տիեզերանավերում:

Այնուամենայնիվ, գործընթացի գինը նվազեցնելու հարցում կան որոշ հետաքրքիր զարգացումներ: Մի քանի տարի առաջ, օրինակ, Օստին նահանգի Տեխասի համալսարանի հետազոտողները մշակեցին նորարար այլընտրանք սովորական մեթոդներին:

Մեկ այլ խոստումնալից լուծում կոչվում է կոնդենսատիվ դեոնիզացում և մարտկոցի էլեկտրոդի դեոնիզացում: Այնուամենայնիվ, այս լուծումները ներկայումս հեռու են առևտրային առումով կենսունակ լինելուց:

Բայց դա պարզապես արտաքին ֆինանսական ծախս չէ: Գոյություն ունեցող աղակալման կայանները նույնպես վնասակար են շրջակա միջավայրի համար:

Շատերն ուղղակիորեն թակում են ծովային ջուրը որպես նրանց աղբյուրի ջուր, որը կարող է սպանել կամ վնասել ձկներին և օվկիանոսի այլ փոքր արարածներին, քանի որ գործարանի շուրջ ջրի մակարդակը փոխվում է: Գործընթացը նաև հակված է արտադրել բարձր աղի թափոններ, որոնք պետք է վերացվեն:

Այդ պատճառով է, որ աղազերծման կայաններից շատերն օգտագործում են ոչ թե ծովային ջուր, այլ աղի: Աղազերծման խոշոր կայանները նույնպես թանկ են կառուցվում, դրանք սովորաբար արժենալ ինչ-որ տեղ տարածաշրջանում հարյուր միլիոններ մի կտոր.

Ասել է թե ՝ շատ ընկերություններ մեծ ներդրումներ են կատարում տեխնոլոգիայի մեջ, որոշ տեղերում, օրինակ ՝ Իսրայելում, արդեն բավականաչափ ջուր են արտադրում երկրի կեսը մատակարարելու համար:

Այնուամենայնիվ, սակավաջուր տարածաշրջանների համար այս տեսակի բույսերն առաջարկում են մի տեսակ ապահովագրական պոլիս `ջրի անվտանգության համար: Օրինակ, Կալիֆոռնիան արդեն կառուցում է մի շարք բույսեր:

Շատ փորձագետներ կարծում են, որ համատարած աղազերծումը գործունակ դարձնելու միակ միջոցը վերականգնվող էներգիայի աղբյուրների ներառումն է ՝ դրանք էներգիա մատակարարելու համար: Միայն ընթացիկ հարաբերական ծախսերը իջեցնելու միջոցով դրանք կդառնան տնտեսապես կենսունակ:

Երկրագնդի ջերմաստիճանի բարձրացման և աշխարհի շատ մասերում երաշտների հավանականության մեծացման հետ մեկտեղ աղի աղացումը հավանաբար կդառնա ավելի տարածված: Եթե ​​մենք կարողանանք հաղթահարել գործընթացի էներգիայի և շրջակա միջավայրի ծախսերը, ապա ապալիզացումը կարող է ընկալվել որպես ջրի սակավաջրության լուծման լուծման կարևոր մաս:


Դիտեք տեսանյութը: Վեոլիա Ջուրը տուգանվել է 20 միլիոն դրամով (Հունվարի 2022).