น้ำสะอาดเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการอยู่รอดของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม น้ำจืดน้อยกว่า 3% สามารถใช้เป็นน้ำดื่มได้
25 สิงหาคม 2565 สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี
ตามรายงานที่เผยแพร่โดยองค์การอุตุนิยมวิทยาโลก ขาดแคลนน้ำดื่มสำหรับประชากรประมาณ 1 พันล้านคนทั่วโลก ซึ่งคาดว่าจะเพิ่มเป็น 1.4 พันล้านคนภายในปี 2050
เทคโนโลยีการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลซึ่งผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลสามารถแก้ปัญหาการขาดแคลนน้ำได้ ที่ สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี (KIST ประธาน: Seok-Jin Yoon) ทีมวิจัยที่นำโดย Dr. Kyung Guen Song จากศูนย์วิจัยวัฏจักรของน้ำ ได้พัฒนาโมดูลการกลั่นเมมเบรนแบบไฮบริดที่รวมพลังงานแสงอาทิตย์เข้ากับไฮโดรเทอร์มอล ปั๊มความร้อนเพื่อลดการใช้พลังงานความร้อนระหว่างกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล
วิธีการรีเวิร์สออสโมซิสและการระเหยเป็นกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลทั่วไป อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้สามารถทำงานได้ที่ความดันและอุณหภูมิสูงเท่านั้น ในการเปรียบเทียบ วิธีการกลั่นด้วยเมมเบรนจะผลิตน้ำจืดโดยใช้แรงดันไอที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างน้ำดิบที่ไหลและน้ำบำบัดที่แยกจากกันโดยเมมเบรน วิธีการนี้มีข้อได้เปรียบในการใช้พลังงานต่ำ เนื่องจากสามารถสร้างน้ำจืดได้ที่แรงดัน 0.2–0.8 บาร์ ซึ่งต่ำกว่าความดันบรรยากาศ และอุณหภูมิ 50-60 ℃ อย่างไรก็ตาม การทำงานขนาดใหญ่ต้องการพลังงานความร้อนมากกว่า ดังนั้นการศึกษาวิจัยจึงจำเป็นต้องลดการใช้พลังงานความร้อนสำหรับการดำเนินงานเชิงพาณิชย์
การกลั่นด้วยเมมเบรนเกี่ยวข้องกับการถ่ายเทมวลและความร้อน (พลังงาน) พร้อมกัน มันถูกแบ่งออกเป็นการกลั่นเมมเบรนแบบสัมผัสโดยตรง (DCMD) และการกลั่นเมมเบรนช่องว่างอากาศ (AGMD) ตามโหมดที่ใช้กับด้านน้ำที่ผ่านการบำบัดของเมมเบรนเพื่อสร้างความแตกต่างของแรงดันไอซึ่งเป็นแรงผลักดัน สำหรับการจ่ายพลังงานสูง โหมดการผลิตน้ำโดยการสัมผัสโดยตรงของน้ำดิบที่มีอุณหภูมิสูงและน้ำที่ผ่านการบำบัดที่อุณหภูมิต่ำไปยังพื้นผิวเมมเบรน (เช่น DCMD) จะเป็นประโยชน์ ในทางตรงกันข้าม สำหรับการจ่ายพลังงานต่ำ ประสิทธิภาพจะมากขึ้นหากความร้อนที่ส่งผ่าน (การสูญเสียความร้อน) ลดลงโดยช่องว่างอากาศ แทนที่จะสัมผัสโดยตรงระหว่างน้ำดิบและน้ำแปรรูป (ดูรูปที่ 1) ดังนั้น,
ทีมวิจัยของ KIST ได้พัฒนาเทคโนโลยีการแยกเกลือออกจากเกลือแบบไฮบริดโดยทำการทดสอบในสถานที่เป็นเวลา 1 เดือนเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของระบบและความประหยัดโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์และปั๊มความร้อนด้วยความร้อนใต้พิภพ เมื่อระบบทำงานควบคู่ไปกับพลังงานแสงอาทิตย์ การผลิตเพิ่มขึ้น 9.6% (ดูรูปที่ 2) และการใช้พลังงานลดลง 30% (ดูรูปที่ 3) เมื่อเทียบกับวิธีการกลั่นเมมเบรนโดยใช้ปั๊มความร้อนแบบไฮโดรเทอร์มอลเท่านั้น นอกจากนี้ การเปรียบเทียบการใช้พลังงานความร้อนขึ้นอยู่กับการมีพลังงานแสงอาทิตย์ พบว่าประสิทธิภาพของกระบวนการกลั่นเมมเบรนเพิ่มขึ้นถึง 17.5% เมื่อใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งความร้อนเพิ่มเติม
ดร. ซอง กล่าวว่า “เทคโนโลยีการแยกเกลือออกจากเกลือแบบผสมที่เราพัฒนาขึ้นนั้นถือได้ว่าเป็นวิธีการจ่ายน้ำให้กับนิคมอุตสาหกรรมและพื้นที่เกาะบางแห่งที่ขาดแคลนน้ำ เนื่องจากสามารถลดการใช้พลังงานในการผลิตน้ำจืดได้ เราคาดว่าเทคโนโลยีนี้จะนำไปใช้กับแหล่งจ่ายน้ำที่สำคัญในตะวันออกกลางและเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ซึ่งปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ประจำปีอยู่ที่ 1.5 เท่าของในประเทศเกาหลี” เขากล่าวเสริมว่า “การกลั่นด้วยเมมเบรนไม่ได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากคุณภาพน้ำดิบ ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะจัดหาน้ำดื่มไปยังพื้นที่ที่คุณภาพน้ำดิบมีการปนเปื้อนอย่างมากเนื่องจากมลพิษทางน้ำและพื้นที่ที่มีการตรวจจับโลหะหนักในระดับสูง”
