Aquatech publiceerde onlangs twee onderzoeksprojecten over membraantechnologie. Een geleid door Berkeley Lab with Active Membranes en een andere met teams van de University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering en Northwestern University. Zij vonden manieren om efficiëntieverbeteringen te realiseren die de prestaties in de echte wereld zullen verbeteren.
Membraaninnovatie
Membraaninnovatie speelt een belangrijke rol in de waterindustrie omdat het de kosten van vervuiling en kalkaanslag kan verlagen. Zowel in termen van financiële uitgaven als de aanzienlijke perioden van stilstand als gevolg van onderhoud en vervanging.
Berkeley Lab noemt als drijvende kracht achter membraaninnovatie het ontzouten van brak grondwater. ‘Ongeveer 40 procent van de watervoorziening in de VS komt uit ondergrondse watervoerende lagen. Veel ervan is te zout voor menselijk gebruik en door brak grondwater voldoende te behandelen om zouten en andere verontreinigingen af te scheiden, kan de VS de zoetwatervoorziening aanzienlijk uitbreiden.’
‘Het vermogen om de efficiëntie in het ontziltingsproces te verbeteren, kan hergebruik van het water transformeren. De US Geological Survey schat de hoeveelheid brak grondwater die uit ondergrondse waterreserves wordt gepompt 800 keer meer dan de hoeveelheid zoet water. De mogelijkheden om de beschikbare watervoorraad uit te breiden, ligt bij de effectieve en efficiënte behandeling.’
Elektrische geleidbaarheid
Berkeley Lab, Active Membranes, National Alliance for Water Innovation en het California Department of Water Resources ontwikkelden samen een proces dat membranen voor het ontziltingsproces met omgekeerde osmose uitrust met elektrische geleidbaarheid. Daarmee zijn effectief om te zetten in een ‘actief’ membraan.
Volgens Berkeley Lab verbetert dit proces het vermogen van het membraan om zouten en andere verontreinigingen te scheiden van moeilijk te behandelen water. Denk aan brak grondwater en maar ok het afvalwater dat tijdens olie- en gaswinning naar de oppervlakte wordt gebracht. Dit geproduceerde water zit vol met zouten, deeltjes en koolwaterstoffen, die allemaal bijdragen aan snelle kalkaanslag en vervuiling van conventionele membranen.
Volgens de uitvoerend directeur van de National Alliance for Water Innovation, Peter Fiske, kan het nieuwe actieve membraan het afvalwater van de olie- en gaswinning effectief behandelen.
“In een normale oliebron komt veel meer water dan olie naar boven. De afvoer van dit water beperkt vaak de olie- en gasproductie. Door geproduceerd water te behandelen en te ontzilten, kan dit ‘afvalwater’ een bron van irrigatie voor de landbouw worden.”
Elektrische coatings en zoutafstoting
Bij een pilotstudie in Ventura County testten ze de effectiviteit van het proces. De elektrisch geladen membranen vertoonden volgens de partners een verbetering van 20 tot 30 procent in de waterproductie.
Volgens Arian Edalat, mede-oprichter en CEO van Active Membranes: “Ik denk dat de volgende grote stap om het ontziltingsveld op te schalen als we kijken naar voetafdruk, kosten en duurzaamheid, bij het membraanscheidingsproces ligt.”
Hij voegde eraan toe: “Onze aanpak geeft het membraan de kracht om zichzelf schoon te houden.”
Bio-geïnspireerde membranen
Onderzoekers van de University of Chicago, Pritzker School of Molecular Engineering en Northwestern University wenden zich tot celcontroleprocessen in de natuurlijke wereld om membranen te ontwerpen die kunnen worden ‘afgestemd’ om bepaalde chemicaliën door te laten terwijl andere worden afgestoten.
De onderzoekers denken dat het vermogen om membranen af te stemmen om soms meer van een materiaal binnen te laten en op andere momenten buiten te houden, een revolutie teweeg kan brengen. Daarmee kunnen we water veilig maken om te drinken en schadelijke – of waardevolle – chemicaliën uit oceanen, meren en rivieren verwijderen.
Schatz van Northwestern: “Interessant om te zien of je kunstmatige systemen kunt bouwen die op de een of andere manier biologische eigenschappen nabootsen.”
Liu Pritzker School of Molecular Engineering: “Het zal de technologie enorm vooruit helpen als we ionentransport in biologische systemen kunnen begrijpen en creatief kunnen manipuleren in kunstmatige.” De onderzoeksteams werden geleid door Chong Liu van de Pritzker School of Molecular Engineering en George Schatz van Northwestern.
