وقتی در خیابان شلوغی در نگونگ، حومه نایروبی قدم می زنم، چیزی از گوشه چشمم نظرم را جلب می کند…
خیابان ها مملو از مشاغل است. از فروشگاه های سخت افزار گرفته تا خرده فروشی های زنجیره ای.
اما یک رنگ آبی متمایز مانند انگشت شست دردناک بیرون میآید.
در میان این غوغا از SME ها، کیوسک های آب به طرز باورنکردنی قابل توجه هستند.
اما چه چیزی آنها را تا این حد قابل فروش می کند؟
خب آب سخت
ببینید، آب در بسیاری از قسمتهای دره ریفت با چالشهای بیشماری مواجه است.
فعالیت های زمین شناسی زیر پای ما موادی را در آب آزاد می کند که در بهترین حالت آن را ناخوشایند اما در بدترین حالت خطرناک می کند.
در مورد چه چیزی صحبت می کنم
آب سخت تنها یک راه ساده برای فراخوانی آبی است که دارای یون های کلسیم و منیزیم بیش از حد است.
اکنون هر دو ماده برای بدن دوستانه هستند
منظورم این است که ما به آنها نیاز داریم تا عملکرد طبیعی داشته باشند، بنابراین بدن برای دریافت دوز از هر دو مشکلی ندارد.
با این حال، همانطور که بدن میل می کند، پالت می گوید aah aah! به هیچ وجه!
بیشتر ما از طعم آب سخت متنفریم.
نتیجه رشد قارچ گونه کیوسک های آب در حومه های طبقه متوسط است که یک کالا را ده برابر قیمتی که توسط مقامات محلی عرضه می شود به فروش می رسانند.
اما بیایید بیشتر به کسب و کارهای آبی بپردازیم.
آبی را که تصفیه می کنند و می فروشند از کجا می آورند؟
از همان چاه ها و گمانه هایی که مانند طاعون از آب آنها دوری می کنیم.
آنها از نوشتن این منابع ارزشمند فراتر رفتند و در عوض به فرصتی که بازار برای ارائه داشت، پرداختند.
و اگر راهی برای حذف یونهای کلسیم و منیزیم اضافی از آن آب پیدا کنیم، چه؟
این طرز فکر چنین کارآفرینانی است.
در میان روش های متعددی که برای تصفیه این آب استفاده می شود، روش اسمز معکوس مهم ترین است.
بیایید آن را RO بنامیم – تا همه چیز را کمی کوتاه کنیم.
RO به سادگی آب را از طریق غشاء وارد می کند زیرا نمک ها، ذرات و باکتری های زیادی را در طرف دیگر باقی می گذارد.
بنابراین ما با آب تمیز تری مواجه می شویم در حالی که مقداری کنسانتره رد شده در این فرآیند باقی می ماند.
چیزهای عالی!
اوه بله!
RO به ما کمک می کند غلظت این فلزات و فلوراید را به سطحی مناسب برای پالت کاهش دهیم.
اما به چه قیمتی؟
ابتدا به یاد داشته باشید که علاوه بر آب تصفیه شده، مقدار معینی کنسانتره زباله (که به آن آب نمک نیز می گویند) باقی می ماند.
کجا می رود؟
دوم، از آنجایی که تصفیه آب به فشار بالایی نیاز دارد تا آن را از طریق غشاء عبور دهد، پس طراوت معکوس منجر به هزینه های انرژی بالا می شود.
شاید به همین دلیل است که قیمت هر لیتر بیشتر از آب خانگی است.
اما به همین جا ختم نمی شود.
نصب RO به دلیل هزینه های سرمایه ای و نگهداری منظم مورد نیاز بسیار دردسر است.
که ما را به این سوال می کشاند که …
آیا جایگزینی وجود دارد؟
خب احتمالا بله
دیونوزاسیون خازنی
دیونیزاسیون خازنی نوعی نمک زدایی است.
انواع مختلفی از نمک زدایی وجود دارد – از جمله RO – دیونیزاسیون خازنی از قدرت استفاده می کند، اما به روشی ظریف.
بیایید آن را CDI بنامیم تا چیزها را کمی کوتاه کنیم.
بنابراین CDI چیست؟
خوب، سختی آب، فلوراید، فلزات در آب به شکل ذرات باردار یافت می شوند.
اکنون که از علوم پایه می دانیم که برخلاف بارها جذب می شوند، اگر چند صفحه مسی را با استفاده از باتری شارژ کنیم و در این نوع آب قرار دهیم چه باید کرد؟
ذرات با توجه به بارهای خود به صفحات مسی می روند – ذرات مثبت به صفحه متصل به ترمینال منفی باتری و بالعکس.
اما اگر قدمی فراتر بگذاریم و این صفحات را با متخلخل ساختن آنها به اندازه کافی برای جذب بسیاری از این ذرات باردار اصلاح کنیم، چه؟
بهتر است، اگر از ماده ای استفاده کنیم که فلوراید به طور طبیعی جذب آن می شود تا حذف آن کارآمدتر باشد، چه؟
به طور خلاصه، CDI از صفحات باردار، که الکترود نیز نامیده می شود، برای حذف مواد باردار ناخواسته در آب استفاده می کند.
اما اجازه دهید مزایا و برخی از معایب آن را که میتوان با تحقیقات بیشتر بهبود بخشید، بیشتر بیان کنم.
مزایا
مصرف کم انرژی
اول، CDI از حداقل انرژی استفاده می کند.
و منظور من به معنای واقعی کلمه حداقل است – از ۱ تا ۲ ولت.
این بدان معنی است که می توانید از باتری های AA یا AAA خود برای رانندگی یک واحد CDI استفاده کنید!
انرژی کمتر نه تنها به معنای کاهش کربن است، بلکه هزینه های عملیاتی کمتری نیز دارد.
حذف انتخابی یونها
الکترودهای CDI را می توان برای هدف قرار دادن مواد خاص در آب تنظیم کرد.
به عنوان مثال، زغال استخوان می تواند برای حذف فلوراید استفاده شود، در حالی که کربن فعال می تواند برای هدف قرار دادن سایر آلاینده های باردار مانند فلزات خاص استفاده شود.
قابل استفاده برای آب نمک
CDI را می توان برای تصفیه موثر بسیاری از چاه ها و گمانه ها با آب نمک استفاده کرد – آبی که شوری در وسط راه بین آب دریا و آب شیرین دارد.
و ما شاهد رها شدن بسیاری از منابع آبی به دلیل چنین چالش هایی بوده ایم.
کاهش آلودگی الکترودها
یک اشکال عمده در RO جنبه رسوب کل غشا است.
ببینید، RO تقریباً به همان روشی عمل میکند که یک تکه پارچه را روی ظرف قرار میدهیم و آب را هنگام ریختن فیلتر میکنیم.
هرچه آب کثیف تر باشد، زباله های بیشتری لباس را مسدود می کند و جریان آب را کاهش می دهد.
این افت فشار نامیده می شود که با افزایش فشار خارجی برطرف می شود – دلایل مصرف بالای انرژی در اینجا.
اما در دراز مدت، چنین غشاهایی باید برداشته، تمیز و دوباره نصب شوند.
با این حال، با CDI، آلودگی به دلیل تخلخل الکترودها کاهش می یابد.
زمان می برد تا آنها مسدود شوند.
بازیابی آب
RO معمولاً مقداری کنسانتره نمک پس از تصفیه باقی می ماند، بنابراین ممکن است در تبدیل بیشتر آب به آب آشامیدنی مقرون به صرفه نباشد.
در واقع، برآوردها نشان می دهد که تنها ۴۰ تا ۵۰ درصد از آب دریا به آب آشامیدنی تبدیل می شود و بقیه به عنوان آب نمک دفع می شود.
اکنون این سناریوی چندان خوبی در مناطق پر تنش آبی نیست.
و اینجاست که CDI می درخشد زیرا می تواند بین ۸۰ تا ۹۰ درصد آب را پس از تصفیه بازیابی کند.
بازیابی انرژی و منابع
از آنجایی که CDI از الکترودهای باردار برای حذف آلایندههای خاص استفاده میکند، میتوان از آن برای بازیابی مواد خاص مانند مواد مغذی برای کشاورزی استفاده کرد.
این را تصور کنید: فاضلاب صنعتی و خانگی پناهگاهی برای موادی به نام نیترات و فسفات – اجزای کود است.
پس اگر بتوان از یک واحد CDI برای جذب این مواد مغذی، تغلیظ و سپس استفاده مجدد از آنها در مزارع به عنوان کود استفاده کرد، چه؟
اما این تنها چیز هیجان انگیز نیست.
بازیابی این مواد گاهی اوقات بدون ولتاژ اعمال می شود.
و از آنجایی که شارژ در طول زمان افزایش یافته است، بازیابی این منابع می تواند به معنای تولید انرژی ذخیره شده به شکل ولتاژ باشد.
بنابراین به جای اعمال ولتاژ، با حذف این مواد از الکترودها، ولتاژ دریافت می کنیم – هیجان انگیز!
به طور خلاصه، ما می توانیم بخشی یا بیشتر ولتاژی را که در CDI استفاده کرده ایم، بازیابی کنیم.
در RO این امکان وجود ندارد.
به نظر می رسد CDI می درخشد.
با این حال، دلایلی وجود دارد که چرا RO هنوز هم امروزه ترجیح داده می شود، که ممکن است فرصتی برای تحقیق و توسعه بیشتر برای بهبود CDI ایجاد کند.
اولاً، CDI هنوز در ولتاژ پایین کار میکند، بنابراین فقط میتوان از آن برای تصفیه آب نمک – با TDS کمتر از ۲۰۰۰ ppm – استفاده کرد، اما نه آب دریا (TDS 35000 ppm).
TDS مخفف کل جامدات محلول است که معیاری از مواد محلول در آب است.
بر حسب قسمت در میلیون (ppm) اندازه گیری می شود.
این امکان وجود دارد که واحدهای CDI بهجای استفاده از یک واحد CDI، بهصورت سری آزمایش شوند تا ببینند که آیا میتوانند نمکهای آب دریا را به میزان قابل توجهی حذف کنند.
دوم، RO می تواند ظرفیت آب بیشتری را در مقایسه با CDI تحمل کند.
به عبارت دیگر، اگرچه انرژی زیادی مصرف می کند، اما به دلیل تولید آب تصفیه شده در واحد انرژی (کیلووات ساعت) همچنان مقرون به صرفه است.
شاید CDI را بتوان به صورت سفارشی به عنوان یک محلول تصفیه آب نمک ساخت، زیرا بهترین گزینه در اینجاست.
مزایای دیگری که RO نسبت به CDI دارد عبارتند از حذف نمک بیشتر (۹۵-۹۹٪)، حذف طیف وسیع تری از آلاینده ها مانند پاتوژن ها، کلوئیدها، سوسپانسیون ها و زنجیره تامین تاسیس شده آن که تعمیر و نگهداری را تضمین می کند.
در نتیجه
نظر من این است که RO باید قوی تر برای تصفیه آب دریا توسعه یابد، در حالی که CDI باید برای آب شور یا شور کمتر آلوده باشد.
به این ترتیب می توان هزینه های تصفیه آب شرب چاه ها و گمانه ها را به میزان قابل توجهی کاهش داد.
مشارکت های تحقیقاتی باید در جهت بهبود مواد الکترود برای حذف بهتر آلاینده ها باشد.
علاوه بر این، باید تلاش بیشتری برای احیای منابع و تنش صورت گیرد که سود دیگری به همراه خواهد داشت.
چگونه می توانیم از برخی از مواد بازیافتی مانند یون کلسیم استفاده کنیم؟
آیا می توانیم با آنها گچ درست کنیم؟
در مورد ساخت کود چطور؟
به طور خلاصه، CDI می تواند نه تنها به فرآیندی برای تصفیه آب، بلکه برای تولید محصولاتی که هر روز در بازار به آن نیاز داریم تبدیل شود.
این قطعا مشخصات او را بهبود می بخشد.
و این یک رویای دور از ذهن نیست.
این واقعیت است.
من شخصاً روی پروژه ای با استفاده از CDI برای بازیابی مواد مغذی کشاورزی برای تولید کود کار می کنم.
اما این تنها آغاز کار است.
در Waterlytic Technologies، تمرکز ما بر بهبود CDI و تبدیل آن به یک راه حل پیشرفته در مدیریت آب است.
ما قصد داریم این کار را با استفاده از تحقیق و توسعه، مشاوره، آموزش و پیادهسازی سیستمهای فناوری اطلاعات مانند اینترنت اشیا برای کمک به بهبود عملکرد آن انجام دهیم.
بنابراین، لطفاً از طریق صندوق ورودی لینکدین من با ما تماس بگیرید تا در مورد نحوه استفاده از این فناوری برای بهبود دسترسی به آب به خانه یا جامعه شما مشارکت بیشتری داشته باشیم.
