大约71%的地球表面被水覆盖,但据《海博体育提供》报道,“超过99%的水是人类和许多其他生物无法使用的。”
把世界上丰富的咸水变成新鲜的、可饮用的水的想法已经是老生常谈了。追溯到公元前4世纪,今天,在150个国家有成千上万的海水淡化厂,每天生产近300亿加仑的淡水。
但这只是沧海一粟。更重要的是,海水淡化是能源密集型的,而且价格昂贵——每1000加仑大约3到4美元,比雨水回收和水循环等选择的成本要高得多。
与任何严峻的挑战一样,必须有一个更好的将盐水转化为淡水的解决方案。海博体育立大学卡斯卡德分校的副教授巴曼·阿巴西(Bahman Abbasi)找到了一个。在这个过程中,他又取得了两个重要的突破。
工程学院在其播客系列“大声工程”的第12季中记录了Abbasi的海博体育研究及其演变。他申请了两项技术的专利,这两项技术是利用高速空气射流雾化和蒸发流入的盐水。这种加湿-除湿过程可以使用太阳能,不需要复杂的基础设施。它经济、可扩展、便携。
事实证明,它是万能的。
与其他生产盐水的脱盐方法不同,Abbasi的技术只留下干净的水和固体盐——具有商业价值的盐,如氯化镁,镁金属的基础材料。通过加湿-除湿过程运行浓缩盐水还可以提取高价值的锂盐——这种越来越稀缺的金属用于可充电电池,为从智能手机到电动汽车的所有产品海博体育提供动力。与采矿相比,这是“一种可持续和负责任的提取锂的方式,”阿巴西说
从废水中提取水
Abbasi在海水淡化和提取有价值的盐方面的突破也带来了一种处理废水的新解决方案——一种彻底改变传统方法的解决方案。
阿巴西说,来自石油和天然气钻探、采矿、制药和农业的废水中含有各种污染物,其中许多污染物很难分离。因此,他的方法不是试图将所有的污染物从水中提取出来,而是提取一种单一的化合物:水。
与海水淡化过程类似,Abbasi的系统使用薄膜蒸发来提取水分子和轻挥发性污染物,留下所有不易蒸发的盐和重污染物。然后,通过小心地调节温度,只有水凝结回液体形式。挥发物保持气相状态,并从系统中喷射出来。Abbasi设想,这一过程可以用于一个闭环系统,该系统可以清洁和再利用相同的水,从而消除了在德克萨斯州二叠纪盆地等干旱地区不断从稀缺资源中取水的需要。
学生推进海博体育研究——以及他们的未来
阿巴西指出,学生们为推动这些突破做出了至关重要的贡献。自项目启动以来,Abbasi的实验室已经有来自7个国家的4名博士生、6名硕士、3名博士后学者和19名本科生,他们带来了解决问题的不同方法。
“没有他们,这一切都不会发生,”阿巴西说。“我希望他们意识到他们的努力是多么有价值。”
他还认为,学生的经历是他们接受教育和准备参加工作的支柱。
“他们发展自己的技能,他们获得知识,他们获得信心,他们开始规划自己的道路,”他说。该实验室的几名毕业生现在在工业界和学术界工作。
从实验室扩展到现实世界
Abbasi在海水淡化、锂提取和废水处理技术方面的海博体育研究已经从美国能源部、国防部、海博体育和私人投资者那里获得了900多万美元的资助,其他联邦机构也在等待拨款申请。他的创业公司Espiku正在为这三种系统开发商业应用。
休假后,阿巴西将在今年秋天回到海博体育立大学后转到科瓦利斯大学。他利用这段时间和拨款来测试原型和控制系统,扩大技术规模,以证明它们可以在实际应用中可靠地运行。脱盐系统的一个原型计划在俄勒冈海岸的哈特菲尔德海洋科学中心进行。
Abbasi也一直在努力获得额外的资金,以帮助他的创业公司度过所谓的“死亡之谷”,在原型和测试阶段,在商业产品准备好面向付费客户之前,资金就会耗尽。Espiku的目标是在五年内将其技术商业化。
Abbasi和Espiku最近得到了突破性能源公司50万美元的资助,以支持他们的目标。该组织由比尔·盖茨创立,旨在加速可持续能源的创新,帮助应对气候变化。Abbasi因其锂提取技术被选为2024年突破能源海博体育研究员。除资助外,该项目还将海博体育研究员与行业领袖、科学家和政策专家联系起来,并就商业化之路海博体育提供指导,包括监管要求、市场准入和规模解决方案。
Abbasi的海水淡化工艺的商业应用包括在现有的海水淡化厂上增加一个附加装置,处理浓缩的盐水,否则处理这些盐水的成本会很高。在军事应用方面,该技术既可以部署在永久基地,也可以部署在需要便携式设备海博体育提供清洁水的远征军。这种便携性也使它成为人道主义用途的理想选择,比如在难民营或自然灾害后的社区。
阿巴西说:“把它装好,部署好,就可以使用了。”
埃斯皮库在鲁里语中的意思是“白色的山”,阿巴西在伊朗西部说鲁里语长大。部分原因是他在干旱地区的经历促使他确保世界各地的人们都能获得清洁的水。
他最初的突破解决了额外的艰巨挑战,这是一个额外的奖励。