ابداع روشی متفاوت برای نمک‌زدایی آب

شورابه‌های سرشار از نمک (آب‌هایی که حاوی غلظت بالایی از نمک محلول هستند و نیز آب‌هایی که سطح نمک آن‌ها بالاتر از سطح نمک موجود در آب اقیانوس است)، یکی از نگرانی‌های مهم زیست‌محیطی به‌شمار می‌روند. این آب‌های شور که تیمار آن‌ها بسیار دشوار و هزینه‌بر است، حاصل آبی هستند که در جریان تولید نفت و گاز تولید می‌شوند یا عصاره‌ی حاصل از نمک‌زدایی در خشکی، شیرابه‌ی حاصل از دفن زباله‌های جامد، فاضلاب حاصل از گوگرد زدایی در نیروگاه‌های سوخت فسیلی و پساب حاصل از فرایندهای صنعتی هستند.

اگر این آب‌های شور به‌طور نامناسبی مدیریت شود، می‌تواند منابع آب سطحی و زیرزمینی را آلوده کند. اما اگر روش ساده و ارزانی برای نمک‌زدایی از این نوع آب توسعه پیدا کند، حجم عظیمی از آب می‌تواند برای استفاده‌های مختلفی از کشاورزی گرفته تا کاربردهای صنعتی و شاید حتی برای مصرف انسان در دسترس قرار بگیرد.

درحال‌حاضر، شورابه‌های سرشار از نمک یا به‌وسیله‌ی فشار (اسمز معکوس) یا تبخیر آب (تقطیر)، نمک‌زدایی می‌شوند. هر رویکرد، محدودیت‌های خاص خود را دارد. روش‌های اسمز معکوس برای شورابه‌های بسیار غلیظ مناسب نیستند؛ زیرا فشار اعمال‌شده در اسمز معکوس باید با مقدار نمک متناسب باشد. شورابه‌های سرشار از نمک نیاز به فشار فوق‌العاده بالایی دارند. تکنیک‌های تقطیری که در آن‌ها شورآبه‌ها تبخیر می‌شوند نیز بسیار انرژی‌بر هستند.

ییپ، روی روش استخراج با حلال، یک روش جداسازی که به‌طور گسترده در فرایندهای مهندسی شیمی استفاده می‌شود، کار کرده است. این تکنیک جداسازیِ نسبتا ارزان، ساده و مؤثر در صنایع مختلفی نظیر تولید ترکیبات آلی ریز، خالص‌سازی محصولات طبیعی و استخراج کمپلکس‌های فلزی باارزش استفاده می‌شود. او می‌گوید:

من تصور می‌کردم استخراج با حلال می‌تواند رویکرد نمک‌زدایی جایگزینی باشد که اساسا با روش‌های معمول متفاوت است زیرا در آن، از غشا استفاده نمی‌شود و مبتنی‌بر تغییر فاز نیز نیست. نتایج ما نشان می‌دهد که TSSE می‌تواند یک تکنولوژی تحول‌آفرین باشد. این روش کارآمد، پربازده و مقیاس‌پذیر است و انرژی آن نیز می‌تواند به‌طور پایداری تأمین شود.

در روش TSSE برای استخراج انتخابی آب از نمک، از حلالی با قطبیت کم و نوسان دما استفاده می‌شود. از آنجایی‌که این روش بدون فشار است و مبتنی‌بر تبخیر آب نیز نیست، می‌تواند محدودیت‌های فنی روش‌های سنتی را کنار بزند. مهم‌تر اینکه، TSSE نیاز به حرارت کمتر از ۷۰ درجه سانتی‌گراد دارد که ارزان است و گاهی حتی هزینه‌ای ندارد. در این مطالعه، TSSE توانست تا ۹۸/۴ درصد از نمک را حذف کند که قابل مقایسه‌با روش اسمز معکوس است. موفقیت این روش در بازیافت آب از شورابه‌های بسیار غلیظ نیز تأیید شد؛ کاری که اسمز معکوس قادر به انجام آن نیست. او می‌افزاید:

ما فکر می‌کنیم TSSE، صنعت آب را دگرگون کند. این روش می‌تواند جایگزین روش‌های پرهزینه‌ی نمک‌زدایی از شورابه‌های غلیظ شود و نسبت‌به روش اسمز معکوس نمک بیشتری را تحمل کند. این اساسا موجب بهبود پایداری در تیمار آب تولیدشده، عصاره‌های نمک‌زدایی‌شده‌ی داخل خشکی، شیرابه‌های حاصل از زباله‌های دفن‌شده و دیگر جریان‌های شور مهم خواهد شد. ما می‌توانیم آلودگی حاصل از این شورآبه‌ها را برطرف کنیم و آب پاک‌تر و قابل استفاده‌تری برای سیاره‌ی خود فراهم کنیم.

رویکرد TSSE دارای مسیر روشنی به‌سوی تجاری‌سازی است. انرژی گرمایی می‌تواند به‌طور پایدار به‌وسیله‌ی منابع متوسطی مانند حرارت زائد حاصل از فعالیت‌های صنعتی، انرژی زمین‌گرمایی کم‌عمق و جمع‌کننده‌های خورشیدی فراهم شود. ییپ این روش را پالایش بیشتری خواهد کرد و آن را روی نمونه‌هایی در جهان واقعی مورد آزمایش قرار خواهد داد.