Istraživači sa Sveučilišta New York nude energetski učinkovito rješenje za globalnu vodnu krizu

RFD sustav mogao bi pomoći u rješavanju globalnog problema nedostatka vode

Istraživači su postigli velik napredak u razvoju nove elektrokemijske metode desalinizacije, odnosno sustava redoks protočne desalinizacije (RFD) kojim se slana morska voda pretvara u pitku uz istovremeno pohranjivanje obnovljive energije.

U radu objavljenom 17. siječnja u časopisu Cell Reports Physical Science, objašnjava se kako su istraživači sustavom redoks protočne desalinizacije (Redox flow desalination - RFD) uspjeli povećati stopu uklanjanja soli za približno 20 posto, dok su istovremeno smanjili njegovu potražnju za energijom optimizacijom protoka tekućine.

RFD sustav pruža skalabilan i fleksibilan pristup skladištenju energije, omogućujući učinkovito korištenje obnovljivih izvora energije kao što su energija Sunca i vjetra te nudi energetski učinkovito rješenje za globalnu vodnu krizu.

„Besprijekornom integracijom skladištenja energije i desalinizacije, naša je vizija stvoriti održivo i učinkovito rješenje koje ne samo da zadovoljava sve veću potražnju za pitkom vodom, već također zagovara očuvanje okoliša i integraciju obnovljive energije“, kaže André Taylor, profesor kemijskog i biomolekularnog inženjerstva u Inženjerskoj školi Tandon Sveučilišta New York.

RFD može smanjiti ovisnost o konvencionalnim električnim mrežama i potaknuti prijelaz na ugljično neutralan i ekološki prihvatljiv proces desalinizacije vode. Nadalje, integracija redoks protočnih baterija (Redox flow battery - RFB) s tehnologijama desalinizacije povećava učinkovitost i pouzdanost sustava.

Svojstvena sposobnost redoks protočnih baterija da pohrane višak energije tijekom razdoblja izobilja i isprazne je tijekom najveće potražnje neprimjetno se usklađuje s fluktuirajućim energetskim zahtjevima procesa desalinizacije, navode istraživači.

  • Shema za četverokanalni RFD u jednoprolaznom načinu rada s A/A*, predstavlja elektrokemijske reakcije redoks vrsta otopljenih u vodljivim otopinama soli i kanale odvojene membranom za kationsku izmjenu (CEM) i membranu za anionsku izmjenu (AEM). © NYU

Zamršenost sustava uključuje podjelu ulazne morske vode u dva toka: tok za salinizaciju (CH 2) i tok za desalinizaciju (CH 3). Dva dodatna kanala sadrže elektrolit i redoks molekulu (A/A*). Ti su kanali učinkovito odvojeni ili kationskom izmjenjivačkom membranom (CEM) ili anionskom izmjenjivačkom membranom (AEM).

U CH 4, elektroni se dovode od katode do redoks molekule, ekstrahirajući Na+ koji difundira iz CH 3. Redoks molekula i Na+ se zatim transportiraju do CH 4, gdje se elektroni dovode do anode iz redoks molekula, a Na+ je dopušteno difundirati u CH 2. Pod ovim ukupnim potencijalom, Cl- ioni se kreću od CH 3 kroz AEM do CH 2, tvoreći koncentriranu slanu vodu. Posljedično, CH 3 stvara slatkovodni tok.

„Možemo kontrolirati vrijeme zadržavanja ulazne morske vode za proizvodnju pitke vode radom sustava u jednom prolazu ili šaržnom načinu rada“, kaže prvi autor Stephen Akwei Maclean.

U obrnutom postupku, gdje se miješaju slana i pitka voda, pohranjena kemijska energija može se pretvoriti u obnovljivu električnu energiju. RFD sustavi tako mogu poslužiti kao jedinstveni oblik „baterije“, hvatajući višak energije pohranjene iz izvora sunca i vjetra.

Ova pohranjena energija može se osloboditi na zahtjev, pružajući svestran i održiv dodatak drugim izvorima električne energije kada je to potrebno. Dvostruka funkcionalnost RFD sustava pokazuje njegov potencijal ne samo u desalinizaciji, već i kao inovativni doprinos rješenjima za obnovljivu energiju.

Iako su neophodna daljnja istraživanja, ova otkrića ukazuju na mogućnost isplativijeg RFD procesa koji će omogućiti velik napredak u globalnoj potrazi za povećanjem količine pitke vode.

Uz rast svjetske populacije i sve izraženije posljedice klimatskih promjena, sve veći dio svijeta suočava se s problemom nedostatka vode što naglašava značaj inovativnih i učinkovitih metoda desalinizacije.

Radu su uz istraživače sa Sveučilišta New York pridonijeli i istraživači kineskog Sveučilišta Jiao Tong u Šangaju.

Stjepan Felber | Ekovjesnik

 

VEZANE VIJESTI

Chennai - Za krizu vode nisu krive samo klimatske promjene

Izostanak monsunskih kiša i loše upravljanje vlade države Tamil Nadu navode se kao glavni uzroci presušenih akumulacijskih jezera i katastrofalne situacije s vodoopskrbom u toj državi na jugoistoku Indije i njezinom glavnom gradu, čije se stanovništvo suočava s jednom od najgorih nestašica vode u posljednjih nekoliko godina.

Novi solarni destilator ima skoro savršenu učinkovitost u pročišćavanju vode

Pristup pitkoj vodi jedan je od glavnih svjetskih problema, ali grupa istraživača sa Sveučilišta Buffalo osmislila je novi pristup staroj tehnologiji koja koristi sunčevu energiju za pročišćavanje vode. Pod vodstvom izvanrednog profesora električnog inženjerstva Qiaoqiang Gana, napravljen je uređaj koji koristi crni, ugljikom namočeni papir za proizvodnju pitke vode, koji prema tvrdnjama istraživača ima gotovo savršenu učinkovitost.

PRIJAVITE SE NA NEWSLETTER