Sự khan hiếm nước trong nước đã trở thành một trong những thách thức cấp bách nhất của thế kỷ 21 sự biến đổi khí hậu, sự tăng dân số và nhu cầu công nghiệp đang làm cạn kiệt nguồn nước thông thường như sông, hồ và giảm thiểu sự mất mát của nước và giảm thiểu sự mất mát của nước thải - quá trình thải muối và khoáng chất từ nước biển hay nước ngọt -- nguồn cung cấp nước sạch hầu như không giới hạn. trong vài thập kỷ qua, khả năng rút nước đã phát triển nhanh chóng, với hơn 20.000 cây đang hoạt động trên toàn cầu, sản xuất hơn 100 triệu khối nước mỗi ngày. nhưng công nghệ vẫn còn tồn tại, và các cuộc tranh luận về môi trường đang tiến hành trong khi các hàng rào nước đang phát triển trên một nguồn nước có thể bền vững trên một hệ thống quản lý toàn cầu, và những vùng đất này đang phát triển một cách bền vững hơn 20 triệu mét trong khi nó đang phát triển một hệ thống quản lý năng lượng năng lượng năng lượng có thể duy trì, và những hệ thống này đang tăng lên đến hàng triệu mét trên một hệ thống năng lượng năng lượng năng lượng năng lượng và những hệ thống bảo vệ sinh học, và những hệ thống bảo vệ sinh thái đang tăng lên

Cơ hội trong kỹ thuật hủy hoại

Sự đổi mới kỹ thuật đang tái tạo lại sự mất dần từ một giải pháp tái tạo cuối cùng thành một lựa chọn cung cấp nước hiệu quả, sạch hơn và linh hoạt hơn. sự tiến bộ trong ngành khoa học màng, tích hợp năng lượng, và quá trình thiết kế đang giảm chi phí và giảm thiểu các dấu chân môi trường, mở cửa cho việc nhận nuôi rộng hơn ở những vùng mà trước đây không thể chi trả hoặc duy trì sự khử muối.

Những tiến bộ trong ngành công nghệ Membrane

Hệ thống osmosis (RO) vẫn còn là công nghệ khử muối thống trị, nhưng nhu cầu năng lượng của nó đang giảm nhờ vào màng tiếp theo. Các nhà khoa học tại [FLT: 0] Viện nghiên cứu kỹ thuật tăng khả năng và khả năng chống bẩn [FT: 1] đã chứng minh một biểu đồ có thể đạt được sự từ chối nước muối gần hoàn hảo hơn nhiều lần so với một số lớp màng trong suốt thời gian dài hơn.

Nồng độ osmosis (FO) là một kỹ thuật đang được phát triển để sử dụng một giải pháp vẽ nước để kéo nước qua một màng bán chạy, cần ít áp suất thủy lực hơn RO. Trong khi FO đã bị hạn chế về mặt lịch sử bởi nhu cầu tái tạo các giải pháp vẽ, hệ thống lai FO-RO đang cho thấy những ứng dụng thương mại như sự tập trung và xử lý nước thải công nghiệp.

Hợp nhất năng lượng tái tạo

Nhu cầu năng lượng tái tạo cao đã được gắn kết với nhiên liệu hóa thạch, kế toán cho 3-5% năng lượng toàn cầu sử dụng trong điều trị nước. Đang tích hợp năng lượng tái tạo có thể phá vỡ liên kết đó. Năng lượng mặt trời [FT] và năng lượng gió hiện nay được kết hợp với các nhà máy R, đặc biệt là ở Trung Đông và Bắc Phi, nơi mà ánh sáng dồi dào được sắp xếp với mức độ khan hiếm nước. Tại Ả Rập Xê út, năng lượng [FT: 0] Nguồn năng lượng [FT] [FT] [FT1] và năng lượng mặt trời Khafji] sử dụng năng lượng mặt trời 100% để sản xuất 60.000 mét khối điện mặt trời tương tự như thế, các nhà máy sinh vật liệu có thể kiểm tra năng lượng và các nguồn năng lượng của các nguồn năng lượng, các nguồn năng lượng đang tiếp tục hoạt động.

Hệ thống nhiệt mặt trời kết hợp với màng chưng cất hoặc gió với RO đang trở nên phổ biến hơn. Những cấu hình này giảm sự phụ thuộc vào điện lưới và khí thải nhà kính thấp hơn. với giá pin giảm, khả năng chạy các nhà máy khử muối trên điện tái tạo không gián đoạn bằng cách tích trữ năng lượng cho đêm hoặc gió thấp. Kết quả là nguồn cung cấp nước vừa đủ để tạo ra khí cacbon và vừa được hấp thụ từ nhiên liệu hóa thạch vô hạn.

Phục hồi năng lượng và năng lượng

Năng lượng tiêu thụ trong nhà máy RO đã giảm hơn 75% kể từ những năm 1970, chủ yếu là do thiết bị phục hồi năng lượng. Những người trao đổi áp suất, như những người đã phát triển khả năng phục hồi năng lượng ) , lấy áp suất từ dòng nước chảy và chuyển nó đến nguồn cấp nước, giảm tổng năng lượng tiêu thụ ít hơn 3 kWh/ mét khối cho các nhà máy nước biển hiện đại. Tiếp tục cải tiến trong hiệu suất bơm, mô- đun thiết kế màng, và giảm năng lượng.

Việc cấp phát các quá trình năng lượng thấp, như sự phân hủy và sự đảo ngược điện cực, đang được tối ưu hóa cho việc khử muối, nơi mà nội dung muối thấp hơn nước biển. Những công nghệ này có thể hoạt động ở mức năng lượng thấp hơn đáng kể (ít nhất là 0.5 kWh/m3) và là lý tưởng cho việc phá vỡ các chất lỏng trong đất liền. Bằng cách tương ứng quá trình khử muối với chất lượng nguồn, các nhà điều hành có thể phóng đại tối đa hóa và giảm chi phí tối thiểu.

Giải pháp nhỏ và dễ đi

Các đơn vị có thể sử dụng năng lượng mặt trời hoặc máy bơm có kích hoạt tay bây giờ được cung cấp từ các tổ chức như Cho phép nước sạch , mà triển khai hệ thống công cụ chứa năng lượng mặt trời ở vùng nông thôn châu Phi và châu Á. Các đơn vị này có thể sản xuất ra 75,000 lít mỗi ngày, đủ để cung cấp một làng nhỏ, trong khi đó nghiên cứu về pin, hệ thống bọc cung cấp năng lượng (FLT: 1), kích cỡ của một số trường đại học đang hoạt động. Những cải tiến như thế có thể biến đổi và an ninh nước có thể biến đổi thành hệ thống nước khẩn cấp.

Nồng độ oxy hóa và giảm giá chất lỏng bằng không

Một trong những cơ hội đầy hứa hẹn nhất là điều trị sản phẩm của việc khử muối (balime) như một nguồn tài nguyên hơn là chất thải. Brine giàu magie, Natri, và các yếu tố hiếm gặp nhất trên đất. Các công ty đang phát triển các quá trình chiết xuất khoáng chất này, biến chất lỏng thành một luồng thu hồi dịch (ZD) không có chất lỏng mà phục hồi nước và chất rắn từ brine đang trở nên khả năng thương mại cho các cây lớn, đặc biệt là khi kết hợp với năng lượng tái tạo. Ngân hàng [FL: 0] [FL1] đã tô đậm đặc như một cách khai thác nước để giảm giá trị môi trường tác động, nếu tạo ra các công nghệ thành công nghệ thành công nghệ thành công nghệ có thể giảm thiểu, có thể tiến trình tái tạo ra các chu kỳ thị có thể tiến hóa.

Những thử thách đang đối mặt với sự trả thù

Bất chấp sự tiến bộ về công nghệ, sự khử muối vẫn phải đối mặt với những trở ngại khủng khiếp giới hạn cho việc triển khai môi trường, chi phí cao và những rào cản về điều chỉnh để công nghiệp nhận ra tiềm năng của nó.

Ảnh hưởng môi trường

Thử thách môi trường quan trọng nhất là sự xử lý nước biển. Đối với mỗi mét khối nước ngọt sản xuất, khoảng 1,5 mét khối muối được thải trở lại biển. Chất muối này thường mặn gấp đôi nước biển và có thể chứa hóa chất dư thừa từ tiền sử dụng và làm sạch. Đối với mỗi mét khối nước biển sản xuất, khoảng 1,5 mét khối nước biển được thải ra, làm ngập các sinh vật sống và thay đổi chuyển đổi chuyển đổi trọng lượng nước mặn địa phương. Một nghiên cứu trong nhật ký [FL: 0] Tính chất của môi trường Tổng quát [FL1] ước tính rằng sản xuất chất lỏng toàn cầu cao hơn 50% số lượng nước ngọt sản xuất ra khoảng 150 triệu mét khối lượng nước ngọt trong ngày hoặc dọc theo chiều nông.

Ngoài ra, việc hấp thụ biển cũng gây hại cho sinh vật biển bằng cách đào tạo sinh vật phù du, ấu trùng cá và sinh vật trưởng thành. các lớp vỏ màn hình và vận tốc giảm đi nhưng không loại trừ những tổn thất này. hệ thống thu thập bề mặt (v.g.v.v., các giếng biển) có thể giảm thiểu tốc độ và các mô hình tối ưu hóa để giảm thiểu nguy cơ sinh thái sinh thái.

Tiêu thụ năng lượng cao và in chân than các- bon

Ngay cả khi phục hồi năng lượng, nước biển RO đòi hỏi 3-5 kWh trên mét khối, làm cho nó có thể sử dụng nhiều năng lượng nhất điều trị nước tăng cường. khi được cung cấp năng lượng hóa thạch dựa vào nhiên liệu, các nhà máy khử muối phát ra khí CO2. Một nhà máy lớn sản xuất ra 500.000 m3/ngày có thể phát ra 1 2 triệu tấn CO2 hàng năm trong khi sự kết hợp tái tạo có thể giảm thiểu điều này, hầu hết các nhà máy hiện có thể tiếp tục kết nối và dựa vào khí ga tự nhiên hoặc than đá. dấu chân khí thải carbon phải được giảm xuống để có thể tương thích với mục tiêu khí hậu toàn cầu. Điều này không chỉ đòi hỏi năng lượng tái tạo trong các vật liệu xây dựng và các nguyên liệu carbon thấp.

Những trở ngại về kinh tế

Nước bị hủy bỏ vẫn còn đắt tiền so với nguồn nước ngọt thông thường. Giá vốn cho một nhà máy RO biển lớn thường từ 0, 5 triệu Mỹ kim đến 1. 5 triệu Mỹ kim/ngày, và chi phí hoạt động (bao gồm năng lượng, hóa chất, lao động và màng) cộng thêm $0.50 đến 1.00 trên mét khối khối. Trong nhiều nước đang phát triển, những chi phí này bị cấm. Những dự án giảm giá này thường đòi hỏi sự đầu tư, đầu tư cá nhân hoặc sự hợp tác công cộng. Sự trao đổi tỷ lệ vô hạn, tính chất chính trị và thiếu chuyên môn có thể cản trở việc tiếp nhận thêm.

Tuy nhiên, chi phí đã giảm: Hiệp hội Thanh bình Quốc gia [NĐG] [NĐ] [NĐT:1) [NGG] báo cáo trung bình của R R đã giảm hơn 60%, khoảng 0,50.80/803 USD cho các thực vật lớn. Tiếp tục đổi mới trong vật liệu, tự động hóa và hiệu suất năng lượng có thể sẽ giảm đi, nhưng việc giảm bớt khoảng cách để có khả năng làm việc ở những vùng nghèo vẫn là một thử thách then chốt.

Sự điều chỉnh và quan niệm công cộng

Những sự chống đối cộng đồng thường tập trung vào những mối lo sợ về sự thiệt hại dưới nước, tiếng ồn và tai nạn thị giác. ở California, nhiều nhà máy khử muối đã được đề nghị phải đối mặt với những thách thức pháp lý và bị hoãn lại. liên lạc rõ ràng, những dự án giảm thiểu môi trường mạnh mẽ, và những cuộc đính hôn về quan hệ với người giữ quan hệ với người dân là cần thiết để đạt được giấy phép xã hội.

Cấu trúc và Hợp nhất

Các nhà máy làm giảm giá trị cơ sở hạ tầng cần thiết: lấy và giảm giá: ống dẫn nước, bơm, bồn chứa nước, và kết nối đến mạng lưới phân phối nước. Tại nhiều vùng có hệ thống dẫn nước, mạng lưới điện cũ hoặc nhỏ hơn, cần phải nâng cấp những nâng cấp đắt tiền. Việc giảm thiểu việc ô nhiễm nước với các nguồn nước khác (đã được tái chế, nước bị chiếm giữ nước, nước bị bão) đòi hỏi phải lên kế hoạch và đầu tư cao trong hệ thống truyền tải. Không có sự kết hợp cẩn thận, việc khử muối có thể giải quyết một vấn đề chỉ để tạo ra một vấn đề khác, như tăng giá trị phân phối hoặc giảm chất lượng nước.

Con đường phía trước: Phát triển và chính sách

Nhận thức tương lai của việc khử muối phụ thuộc vào sự kết hợp giữa các nghiên cứu, chính sách thông minh và các chiến lược quản lý nước tích hợp. trong thập kỷ tới rất có thể sẽ thấy những đột phá nhằm giải quyết những thách thức lớn trong khi tăng cường các thực hành tốt nhất.

Các hướng đi nghiên cứu

Kỹ thuật và phỏng sinh học đang dẫn đầu việc nghiên cứu màng màng. Các màng phụ thuộc vào nước (được tạo bởi các kênh nước tự nhiên) chứa các protein tự nhiên (diner itionity and permeity). Các màng hình thái học đã cho thấy tỷ lệ từ chối muối trên 99.5% với tiêu thụ năng lượng bên dưới 2 kWh/m3. Trong khi đó, các nhà nghiên cứu tại [FLT: 0] [FLT:] báo cáo về các màng nhiệt năng lượng mặt trời sử dụng nhiệt từ quá trình công nghiệp. Những cải tiến này kết hợp với trí thông minh nhân tạo thực, kết quả tối ưu hóa thời gian, làm giảm hiệu quả và thay đổi độ.

Một lĩnh vực hứa hẹn khác là việc khử trùng điện tử, dùng điện năng để loại bỏ các lực không có áp suất cao. Sự phân hủy tích tích tích tích tích tích hợp nhất (CDI) và việc khử muối kiểu pin đang được phát triển để làm nước tan chảy và cuối cùng có thể tăng cường thành nước biển. Những hệ thống này hoạt động ở áp suất không khí, giảm sự phức tạp cơ khí và hiệu quả hóa các thiết kế mô- đun. Nếu năng lượng tiếp tục cải thiện, phương pháp hóa điện tử có thể bổ sung hoặc thậm chí thay thế RO cho một số ứng dụng nào đó.

Chính sách và đầu tư

Chính phủ có thể tăng tốc việc sử dụng các công nghệ khử muối thông qua các chính sách mục tiêu. các ngân hàng phát triển thế giới và khu vực đã tài trợ cho các dự án khử muối ở Trung Đông, Bắc Phi, và Châu Á, thường liên kết các khoản vay cho hiệu suất môi trường. sự hợp tác công cộng có thể chia sẻ rủi ro và mang lại sự đổi mới cá nhân đến hệ thống nước công cộng. đặt tiêu chuẩn rõ ràng và giải phóng Brine khuyến khích sự cải cách trong khi hệ sinh thái.

Quản lý nước tích hợp

Các thành phố bảo mật nước không nên được xem là nơi cô lập. Ví dụ, các thành phố bảo mật nhất cho việc khử muối bằng cách kết hợp các màng bảo vệ chất thải với việc khử muối và quản lý nguồn nước đa dạng để đạt được sự tự cung cấp nước. kế hoạch tiết kiệm nước bị rò rỉ, thu hoạch nước mưa, thu hồi nước, và tái sử dụng nước. Chương trình cập nhật nước, nguồn nước cao để tưới nước, tái sử dụng nước, và giảm chi phí môi trường thay đổi khí hậu trong hạn hán, hạn hán sẽ tiếp cận chỉ để tăng cường.

Kết luận: Bảo tồn nước cho tương lai

Sự mất cân bằng đã tiến hóa từ công nghệ có vị trí đặt thành nguồn cung cấp nước chính cho hàng triệu người cơ hội phía trước được điều khiển bởi các màng dày, năng lượng tái tạo và khả năng quản lý đường tròn là rất lớn nhưng những thách thức về tác động của môi trường, chi phí cao và những chướng ngại vật cũng thực như nhau vượt qua chúng sẽ đòi hỏi sự đầu tư lâu dài trong nghiên cứu, những quyết định chính sách can đảm và cam kết để kết hợp việc quản lý nước

Tương lai của việc khử muối không đơn giản là xây dựng thêm nhiều cây; mà là xây dựng những hệ thống nước sạch, sạch hơn và công bằng hơn. với sự kết hợp đúng đắn của sự đổi mới và quản trị, sự khử muối có thể giúp bảo đảm nước ngọt cho các thế hệ đến mà không làm tổn hại sức khỏe của đại dương hoặc sự ổn định của khí hậu.