海(hai)水(shui)淡(dan)化的(de)方(fang)法很多,如蒸餾法、離子交換法、滲析法、反滲透膜(mo)法等等,但都要消耗大量(liang)的(de)燃料或電力。歐(ou)洲(zhou)科學(xue)家最近開發出一種高效、低成本的(de)太陽能海(hai)水(shui)淡(dan)化技術(shu)。
據報(bao)道,截(jie)至(zhi)1990年,全世界已安裝(zhuang)的海水(shui)淡化(hua)(hua)裝(zhuang)置的產水(shui)能力為1300萬(wan)立方米(mi)/天(tian)。到2000年,這個數字已經翻了一倍。淡化(hua)(hua)水(shui)的迅(xun)速增加,會產生(sheng)一系列(lie)問題(ti),其(qi)中(zhong)最(zui)突(tu)出的就是能源消耗(hao)問題(ti)。據估計,每(mei)天(tian)生(sheng)產1300萬(wan)立方米(mi)的淡化(hua)(hua)水(shui)每(mei)年需要消耗(hao)1.3億噸原油。
與傳統動力源和熱源相比,太陽(yang)(yang)能具有安全、環(huan)保等優點,太陽(yang)(yang)能海水(shui)淡化技術由于不消耗常規能源、無污染、所(suo)得淡水(shui)純度(du)高等優點而(er)逐(zhu)漸受(shou)到人們(men)重視。不過,早期利用太陽(yang)(yang)能進行海水(shui)淡化,主要是利用太陽(yang)(yang)能進行蒸餾。而(er)歐(ou)洲的(de)科學家此(ci)次采取的(de)是“反滲透膜太陽(yang)(yang)能郎肯循(xun)環(huan)”海水(shui)淡化路線(xian)。
反滲(shen)透膜(mo)海水淡化是一種(zhong)傳(chuan)統(tong)的海水淡化技術(shu)。在(zai)反滲(shen)透膜(mo)技術(shu)中,海水在(zai)高(gao)壓(ya)下(xia)穿(chuan)過過濾膜(mo),受到過濾膜(mo)孔大小的限制,一些不需(xu)要的物質將被(bei)留在(zai)高(gao)壓(ya)的一邊。這種(zhong)技術(shu)所需(xu)能量僅(jin)僅(jin)是為海水加(jia)壓(ya)。盡管如此,為了(le)獲得(de)較高(gao)的產出率(lv),反滲(shen)透膜(mo)技術(shu)依然是高(gao)耗能并(bing)且昂貴的。
為了降低(di)成本和(he)能量消耗,可以采取一種方(fang)法:用低(di)溫有機(ji)郎肯(ken)循環(ORC)結合太(tai)陽能電(dian)池的方(fang)法為反滲透膜提供加壓的機(ji)械能。
ORC是一種(zhong)低溫余熱(re)利用(yong)的(de)熱(re)力循環,可以(yi)將廢(fei)熱(re)轉化為電(dian)能、機(ji)械(xie)能等其(qi)他(ta)形(xing)式的(de)能量。太(tai)陽能可以(yi)提(ti)供ORC所需的(de)熱(re)能,然后轉化為機(ji)械(xie)能提(ti)供給海(hai)水加壓。
為了提高廢(fei)熱轉(zhuan)化過程中的熱效(xiao)率(lv),科研人員(yuan)十分關注ORC中該使用何種超臨界(jie)流體。而歐洲科學家此次開發的這種獨(du)立的太陽能海水(shui)淡化系統正是基(ji)于一種創新的低(di)溫超臨界(jie)ORC。
據歐盟框架計劃網站報道,該系統無須儲能,并且能夠獲得更高的淡水轉化率。科學家還考察了該系統的環境和社會經濟影響,并制定了市場開拓策略。據悉,這種“反滲透膜太陽能郎肯循環”海水淡化系統的商業化應用將集中在地中海沿岸地區,這里既有充足的太陽能,又有充足的海水。