תהליך פשוט מחלץ מלח מגנזיום יקר ממי ים: שיטה חדשה מבוססת זרימה קוטפת מלח מגנזיום ממי ים Sequim

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
X-ray_Promo1


מאז ימי קדם, בני אדם חילצו מלחים, כמו מלח שולחן, מהאוקיינוס. בעוד שמלח שולחני הוא הקל ביותר להשגה, מי ים הם מקור עשיר למינרלים שונים, וחוקרים בודקים אילו מהם הם יכולים למשוך מהאוקיינוס. מינרל אחד כזה, מגנזיום, קיים בשפע בים ומועיל יותר ויותר על היבשה.

למגנזיום יש יישומים מתפתחים הקשורים לקיימות, כולל לכידת פחמן, צמנט דל פחמן וסוללות פוטנציאליות של הדור הבא. יישומים אלה מביאים תשומת לב מחודשת לייצור מגנזיום מקומי. נכון להיום, מגנזיום מתקבל בארצות הברית בתהליך עתיר אנרגיה מתמיסות אגם מלח, שחלקן נמצאות בסכנה עקב בצורת. משרד האנרגיה כלל מגנזיום ברשימה שפורסמה לאחרונה של חומרים קריטיים לייצור מקומי.

מאמר שפורסם ב מכתבי מדעי הסביבה וטכנולוגיה מראה כיצד חוקרים במעבדה הלאומית של צפון מערב פסיפיק (PNNL) ואוניברסיטת וושינגטון (UW) מצאו דרך פשוטה לבודד מלח מגנזיום טהור, חומר הזנה למתכת מגנזיום, ממי ים. השיטה החדשה שלהם מזרימה שני פתרונות זה לצד זה בזרם ארוך. התהליך נקרא שיטת הקוזרם למינרית, התהליך מנצל את העובדה שהפתרונות הזורמים יוצרים גבול המגיב כל הזמן. פתרונות טריים זורמים, לעולם אינם מאפשרים למערכת להגיע לאיזון.

שיטה זו משחקת טריק חדש בתהליך ישן. באמצע שנות ה-20ה' המאה, חברות כימיקלים יצרו בהצלחה חומרי גלם מגנזיום ממי ים על ידי ערבובם עם נתרן הידרוקסיד, הידוע בכינויו לורית. מלח המגנזיום הידרוקסיד שנוצר, שנותן את שמו לחלב נוגד החומצה של מגנזיה, עבר לאחר מכן עיבוד לייצור מתכת מגנזיום. עם זאת, התהליך מביא לתערובת מורכבת של מלחי מגנזיום וסידן, שקשה ויקר להפרידם. עבודה אחרונה זו מייצרת מלח מגנזיום טהור, המאפשרת עיבוד יעיל יותר.

"בדרך כלל, אנשים מזיזים את מחקר ההפרדות קדימה על ידי פיתוח חומרים מסובכים יותר", אמר כימאי PNNL ופרופסור שותף למדעי החומרים והנדסה Chinmayee Subban. "העבודה הזו כל כך מרגשת כי אנחנו נוקטים בגישה אחרת לגמרי. מצאנו תהליך פשוט שעובד. בקנה מידה, התהליך הזה יכול לעזור להניע את הרנסנס של ייצור המגנזיום בארה"ב על ידי יצירת חומרי גלם ראשוניים. אנחנו מוקפים בחומר עצום , משאב כחול, לא מנוצל."

ממי סקווים למלח מוצק

Subban והצוות בדקו את השיטה החדשה שלהם באמצעות מי ים מקמפוס PNNL-Sequim, מה שאפשר לחוקרים לנצל את מתקני ה-PNNL ברחבי מדינת וושינגטון.

"כחבר צוות של מדעי החוף, התקשרתי עכשיו לחבר מצוות הכימיה שלנו ב-Sequim וביקשתי דגימת מי ים", אמר סובבן. "למחרת, קיבלנו צידנית למעבדה שלנו בסיאטל. בפנים מצאנו אריזות קרות ובקבוק מי ים צוננים של Sequim." עבודה זו מייצגת את שיתוף הפעולה שיכול לקרות בקמפוסים ריצ'לנד, סיאטל ו-Sequim של PNNL.

בשיטת זרימה למינרית, החוקרים מזרימים מי ים לצד תמיסה עם הידרוקסיד. מי הים המכילים מגנזיום מגיבים במהירות ליצירת שכבה של מגנזיום הידרוקסיד מוצק. שכבה דקה זו פועלת כמחסום לערבוב תמיסות.

"תהליך הזרימה מייצר תוצאות שונות באופן דרמטי מאשר ערבוב פתרונות פשוט", אמר חוקר פוסט-דוקטורט של PNNL, צ'ינגפו וואנג. "מחסום המגנזיום הידרוקסיד המוצק הראשוני מונע אינטראקציה של סידן עם הידרוקסיד. אנו יכולים לייצר מגנזיום הידרוקסיד מוצק באופן סלקטיבי ללא צורך בשלבי טיהור נוספים".

הסלקטיביות של תהליך זה הופכת אותו לעוצמתי במיוחד. יצירת מגנזיום הידרוקסיד טהור, ללא כל זיהום סידן, מאפשר לחוקרים לדלג על שלבי טיהור עתירי אנרגיה ויקרים.

קיימות לעתיד

לתהליך החדש והעדין יש פוטנציאל להיות בר-קיימא ביותר. לדוגמה, נתרן הידרוקסיד המשמש למיצוי מלח המגנזיום יכול להיווצר באתר באמצעות מי ים ואנרגיה מתחדשת ימית. הסרת מגנזיום היא טיפול מקדים הכרחי להתפלת מי ים. צירוף התהליך החדש עם טכנולוגיות קיימות עשוי להקל וזול יותר להפוך מי ים למים מתוקים.

הצוות נרגש במיוחד לגבי עתיד התהליך. עבודתם היא ההדגמה הראשונה של שיטת הקו-זרימה למינרית להפרדות סלקטיביות. לגישה החדשה הזו יש יישומים פוטנציאליים רבים נוספים, אך נדרשת עבודה נוספת כדי להבין את הכימיה הבסיסית של התהליך. פער הידע מציע אפשרויות וכיווני מחקר חדשים להנעת הכלכלה הכחולה.

"אנחנו רוצים לקחת את העבודה הזו מהאמפירי לניבוי", אמר מדען החומרים של PNNL אליאס נאקוזי. "יש הזדמנות מרגשת לפתח הבנה בסיסית של אופן פעולתו של תהליך זה תוך יישומו על בעיות חשובות כמו יצירת חומרי אנרגיה חדשים והשגת הפרדה סלקטיבית של יונים שקשה להפריד לצורך טיפול במים והשבת משאבים".

המחקר שפורסם נתמך על ידי תוכנית המחקר והפיתוח של PNNL Laboratory. אליזבת ריאן מ-UW הייתה גם מחברת שותפה של המחקר. הפיתוח הנוכחי של טכנולוגיה זו נתמך על ידי משרד האנרגיה, המשרד ליעילות אנרגיה ואנרגיה מתחדשת, משרד טכנולוגיות כוח מים במסגרת תוכנית שתילי האנרגיה הימית.



קישור לכתבת המקור – 2022-09-23 22:30:30

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר