ΗΠΑ: Πρόταση για αγωγό ηλιακής ενέργειας για την αφαλάτωση 7 δισ. λίτρων πόσιμου νερού

[Engineer]

Με την πολιτεία της Καλιφόρνια να περνάει τη χειρότερη περίοδο ξηρασίας στην ιστορία της, Καναδοί μηχανικοί προτείνουν την κατασκευή αγωγού που θα χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητική αφαλάτωση για την παροχή καθαρού πόσιμου νερού, και θα φιλτράρει την προκύπτουσα άλμη μέσω θερμαινόμενων λεκανών προτού διοχετευτεί εκ νέου στον Ειρηνικό Ωκεανό .

 

Το σχέδιο των Καναδών μηχανικών της εταιρείας Χαλίλι παρουσιάστηκε σε διαγωνισμό για την αποβάθρα της Σάντα Μόνικα στη Νότια Καλιφόρνια. Για το συγκεκριμένο διαγωνισμό ζητήθηκε από τους σχεδιαστές να υποβάλουν προτάσεις οι οποίες συνδυάζουν μία πηγή ενέργειας με το πόσιμο νερό.

 

Οι Καναδοί μηχανικοί επέλεξαν να τροφοδοτήσουν μια ηλεκτρομαγνητική συσκευή αφαλάτωσης με τη χρήση ηλιακής ενέργειας. «Στο πάνω μέρος του αγωγού, οι ηλιακοί συλλέκτες θα παρέχουν ενέργεια για την άντληση θαλασσινού νερού μέσω μιας διαδικασίας ηλεκτρομαγνητικής διήθησης που θα λαμβάνει χώρα κάτω από την επιφάνεια της περιοχής που θα έχει πρόσβαση το κοινό. Ο αγωγός αντιπροσωπεύει μια αλλαγή στο μέλλον του νερού για την πόλη», αναφέρει η ανακοίνωση της εταιρείας.

 

Το έργο θα είναι σε θέση να παράγει 10.000 μεγαβατώρες ετησίως, ώστε να τροφοδοτεί την αφαλάτωση 4,5 με 7 δισεκατομμυρίων λίτρων νερού.

 

«Η διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα δύο προϊόντα, καθαρό πόσιμο νερό που θα κατευθύνεται στις σωληνώσεις του δικτύου ύδρευσης της πόλης, και νερό με δώδεκα τοις εκατό περιεκτικότητα σε αλάτι. Το πόσιμο νερό θα διοχετεύεται στην ακτή, ενώ το αλμυρό νερό θα περνά από θέρμανση προτού διοχετευθεί πίσω στον ωκεανό, μέσα από ένα έξυπνο σύστημα απελευθέρωσης», καταλήγει η ανακοίνωση της εταιρείας.

 

Πηγή: http://www.naftempor...n-posimou-nerou

 

Click here to view the είδηση

[Ροδοπουλος]

Η αφαλάτωση μπορεί να γίνει και με την μέθοδο της ενζυμοτοποιησης. Το ένζυμο διασπά το νερό και το παραγόμενο υδρογόνο παρέχει την ηλεκτρική ενέργεια για την αφαλατωση. θα το δείτε μάλιστα εντός των επόμενων ετών στην Τουρκία σε πλήρη λειτουργία. Το ένζυμο μπορεί είτε να παραχθεί εργαστηριακά είτε να καλλιεργηθεί. Η μη αυτογενής ενέργεια που απαιτείται είναι 3% του συνόλου.

[Ήρωνας]

Ακούγεται πολύ ενδιαφέρον! Μπορείτε να δώσετε καποιες παραπάνω πληροφορίες ή το όνομα της μεθόδου στα αγγλικά;

Πάντως εξ όσων γνωρίζω τα ένζυμα δρουν ως καταλύτες, επομένως υπάρχει κάποιος οργανισμός που κάνει την διάσπαση;

[Apostolos-4]

Ο μικροοργανισμός διασπά το νερό για να πάρουμε το Η2 και να το χρησιμοποιήσουμε ως καύσιμο για την αφαλάτωση με κλασσικές μεθόδους ή με κάποια καινούργια τεχνική, όπως της διάσπασης που αναφέρετε, γίνεται η αφαλάτωση;

Όπως λέει και ο Ήρωνας, μερικές παραπάνω πληροφορίες θα είχαν ενδιαφέρον.

[Ροδοπουλος]

Λεπτομέρειες δεν γνωρίζω διότι δεν είμαι σε αυτό το κομμάτι. Ο τίτλος είναι Enzymatic/Biomass hydrogen generation

 

Γνωρίζω όμως το πως γίνετε η παραγωγή σε στάδια επι της αρχής. Το ένζυμο μπαίνει σε μια δεξαμενή θαλασσινού νερού και δημιουργεί κάτι φύκια για να δημιουργήσει biomass και μετά κάτι σάκχαρα. Είναι ένα κόκκινο slurry. Δημιουργείται fermentation και αεριο υδρογόνο. Περίπου 150-190 γρ Η2/κιλό biomass ανάλογα την εποχή. Υπάρχουν απο επάνω στην δεξαμενή συλλέκτες υδρογόνου και gassifiers. Οδηγείται σε δεξαμενές. Απο τις δεξαμενές σε τουρμπίνα υδρογόνου για την παραγωγή ρεύματος. Η δεξαμενή του biomass ειναι διαστάσεων 35μέτρα διάμετρος και 67 μέτρα βάθος. Για την παραγωγή του biomass χρησιμοποιούν και σερπατίνες γεωθερμίας για να επιτύχουν ανάλογα το βάθος συγκεκριμένη θερμοκρασία. Στο κάτω μέρος της δεξαμενής (-63) μπαίνει το θαλασσινό νερό. Απο ότι μας είπαν στην γενική παρουσίαση το νερό το παίρνουν απο συγκεκριμένα σημεία σε βάθος > 273m για κάποιο λόγο.

 

Στα (-55) μπαίνει το ένζυμο, από τα -50 μέχρι τα -7 έχουμε το κόκκινο slurry σε διαστρωμάτωση πυκνότητας. 1 φορά την ημέρα υπάρχει ένα περιστροφικό σύστημα που καθαρίζει τα επάνω 150-90 εκ του slurry και τα εξάγει για την παραγωγή καλλυντικών. Τι ακριβώς είναι αυτό δεν έχω ιδέα. Το μόνο που ξέρω είναι οτι το θεωρούν πανάκριβο και θα εξάγετε στις ΗΠΑ, Ιαπωνία και Κίνα εκτός του 9% που θα ξαναγυρίζει στην θάλασσα. Οι Νορβηγοί μας είπαν ότι θα αποτελεί την καλύτερη βάση για δημιουργία κοραλίων και βιοποικιλότητας και θα αυξήσει την παραγωγή ψαριών.   

 

Κάθε μονάδας παραγωγής έχει 6 τέτοιες δεξαμενές. Η κάθε μονάδα παραγωγής μπορεί να βγάλει 1εκ κυβικά την ημέρα. Στο Master Plan η πρώτη πιλοτική και μικρότερη μονάδα θα λειτουργήσει το 2024-2025 και θα κοστίσει 217 εκ USD. Σε βάθος 15ετίας θα υπάρξουν επιπλέον 17 μονάδες εκ των οποίων η 5 για παραγωγή 2,9 εκ κυβικών την ημέρα. 2 από αυτές τις μονάδες είναι αποκλειστικά για γεωργική χρήση. Εδώ πάλι κάτι παράξενα κάνουν οι χημικοί και οι βιοτεχνολογοι και θα καλλιεργηθούν σιτιρά. Εκεί σήμερα δεν ζεί ούτε κάκτος.

 

Απο το cost/benefit analysis υπάρχει breakeven + overheads + initial capital yield σε 11 χρόνια. Η μικρή μονάδα απαιτεί 29 άτομα προσωπικό και 700-800Κ συντήρηση τον χρόνο. Η επιφάνεια της μικρής μονάδας είναι 150 στρέμματα μαζί με την μονάδα αφαλάτωσης, κλπ. Για τις μεγάλες μονάδες η επιφάνεια είναι 312 στρέμματα.

 

Για την παραγωγή υδρογόνου είναι η NEL Hydrogen και απο κάτω υπάρχουν 3 ακόμα SMEs και 2 πανεπιστήμια, Η/Μ + monitoring Rockwell Automation, main building contractors Bechtel + Dogus, turbines and electricity generation plant SIEMENS, Water supply and distribution ISKI. Το πρόγραμμα είναι κομμάτι ενός μεγάλου προγράμματος συνολικής επένδυσης υποδομών 92 δις USD. Το πρόγραμμα αυτό σκοπό έχει να δημιουργήσει 5 νέες metropolitan areas στα παράλια του Αιγαίου, 2,5 εκ στρέμματα καλλιεργήσιμης γής, 1,5 εκ τουριστικές κλίνες και 1εκ θέσεις εργασίας. Το Τουρκικό δημόσιο βάζει το 20% της επένδυσης. Μια επενδυτική  εταιρία απο τα ΗΑΕ βάζει το 39% και το υπόλοιπο οι main partners. Οι δοκιμές και το production optimisation θα ξεκινήσουν το 2023 αν όλα πάνε καλά. Τα γεωτεχνικά και deep water analysis έχουν ήδη τελειώσει και για την θέση της 9ης μονάδας. Μας είπαν ότι η ελάχιστη βιώσιμη παραγωγή είναι 320000 κυβικά νερού την ημέρα ή μια πόλη των 30000 κατοίκων. Η εκτιμώμενη συνολική επενδυση θα αγγίξει τα 400 δις στα επόμενα 50 χρόνια και θα επιφέρει αναπτυξη κατα 19% στο ΑΕΠ με βάση το ΑΕΠ του 2014. Στην ουσία θα δημιουργηθεί Turkish Riviera.

[Apostolos-4]

Πραγματικά πολύ ενδιαφέρον πληροφορίες και ιδιαίτερα ο τρόπος με τον οποίο θα πετύχουν παραγωγή υδρογόνου.

 

Ευχαριστώ πολύ για τις πληροφορίες και θα ψάξω περαιτέρω αν τελικά ο μ/ος ή οργανισμός κάνει χρήση του θαλασσινού νερού για παραγωγή υδρογόνου ή απλά αν είναι κάτι σαν το photofermentation, διότι όπως είπα ακούγεται πολύ ενδιαφέρον.

[Ροδοπουλος]

Ειλικρινά δεν γνωρίζω τίποτα παραπάνω από τις γενικές παρουσιάσεις διότι είμαι στην ομάδα μελέτης υλικών για την κατασκευή των δεξαμενών. Να σου πω μόνο ότι 3 χρόνια, 70 άνθρωποι παλεύουμε να βρούμε υλικό για τις δεξαμενές που δεν θα κάνει contaminate την διαδικασία για 100 χρόνια. Σε 2 χρόνια που θα αποδεσμευτούμε από το agreement πιστεύω ότι θα γίνουν αρκετές δημοσιεύσεις των βασικών παραμέτρων διότι υπάρχουν πνευματικά δικαιώματα.

[Ροδοπουλος]

Το επιστημονικός τίτλος είναι

 

enzymatic saccharification of lignocellulose biomass

[Apostolos-4]

Το έψαξα το θέμα αρκετά και μπορώ να πω ότι ο δεύτερος όρος ήταν διαφωτιστικός στο πώς να κινηθώ. Αρχικά, να πω ότι το θέμα είναι κοντά στο επιστημονικό πεδίο του μεταπτυχιακού που κάνω και πάνω σε αυτό της μεταπτυχιακής εργασίας που λογικά θα πάρω.

 

Ξεκινώντας από το τίτλο έχουμε ενζυματική σακχαροποίηση λιγνοκυτταρινικής βιομάζας. Ουσιαστικά με τη σακχαροποίηση εννοεί υδρόλυση, δηλαδή τη μετατροπή των οργανικών πολυμερών (πρωτεϊνες, υδατάνθρακες, λιπίδια) στα αντίστοιχα μονομερή (αμινοξεά, σάκχαρα και λιπαρά οξέα μακριάς αλυσίδας).

 

Όταν το υπόστρωμα είναι λιγνοκυτταρινική βιομάζα τότε απαιτούνται περισσότερα στάδια για τη υδρόλυση σε σχέση άλλα υποστρώματα. Για να επιτευχθεί αυτό έχουν χρησιμοποιηθεί διάφοροι μέθοδοι: χημικές (οξέα, βάσεις), θερμικές (θέρμανση σε διάφορες θερμοκρασίες) κλπ. Παρόλα αυτά, όλες αυτές οι μέθοδοι έχουνε αρκετά μειονεκτήματα π.χ. στις θερμικές απαίτηση σε ενέργεια, στη προσθήκη βάσεων το κόστος των χημικών και το ότι το τελικό διάλυμα έχει pH κάπου στο 12 οπότε πρέπει να το επαναφέρεις στο 7.

 

Πέρα από τις μεθόδους που αναφέρθηκαν προηγουμένως έχουν βρει αρκετούς μ/ο οι οποίοι κάτω από ακραίες συνθήκες για αυτούς (τους χαρακτηρίζουν ως «εξτριμόφιλους» με βάση ένα paper που διάβασα)  παράγουν ένζυμα τα οποία μπορούν να διασπάσουν την λιγνοκυτταρινική βιομάζα. Εξτριμόφιλοι λέγοντας αλόφιλους (θέλουν αλάτι για να ζήσουν) ή θερμόφιλους (Θ=55οC).

 

Εν ολίγοις αν κατάλαβα καλά, μέσα στις δεξαμενές αυτές θα παράγεται η βιομάζα (αυτά τα κόκκινα) και θα τη χρησιμοποιούν ως υπόστρωμα για τη παραγωγή του υδρογόνου. Επίσης, το θαλασσινό νερό μαζί με τη θέρμανση της δεξαμενής θα χρησιμοποιούνται ως οι κατάλληλες συνθήκες στρεσσαρίσματος των μικροοργανισμών (μ/ο) που θα παράγουν τα ένζυμα. Στο επόμενο στάδιο της ζύμωσης (fermentation) παράγεται το Η2. Λογικά η αφαλάτωση θα γίνεται εκ των υστέρων με άλλες συμβατικές μεθόδους χρησιμοποιόντας ως καύσιμο το Η2.

 

Γενικά, πρόκειται για μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία των αποβλήτων. Δηλαδή υπάρχει ήδη κάποια βιομάζα από π.χ. τα χωράφια και τη χρησιμοποιούν για τη παραγωγή κυρίως του CH4 και όχι H2 (όχι ότι δεν γίνεται αλλά το πρώτο είναι πιο συμφέρον). Εργαστηριακά υπάρχει και συμπαραγωγή (για το όλο θέμα).

 

Τέλος, το ότι παίρνουν ένα μέρος του slurry για να χρησιμοποιήσουν για τη παραγωγή καλλυντικών βασίζεται σε μία σχετικά πρόσφατη προσέγγιση του όλου θέματος, του βιοδιυλιστηρίου. Ουσιαστικά, κατά την επεξεργασία των αποβλήτων, πέρα από το αναμενόμενο προϊόν CH4 ή στη προκειμένη περίπτωση του Η2, προσπαθούν να τα επεξεργαστούν όπως το πετρέλαιο και στα διάφορα στάδια της επεξεργασίας να πάρουν όσο το δυνατόν περισσότερα προϊόντα.

 

Ευχαριστώ πολύ και πάλι για τις πληροφορίες.

[Ροδοπουλος]

Το έψαξα το θέμα αρκετά και μπορώ να πω ότι ο δεύτερος όρος ήταν διαφωτιστικός στο πώς να κινηθώ. Αρχικά, να πω ότι το θέμα είναι κοντά στο επιστημονικό πεδίο του μεταπτυχιακού που κάνω και πάνω σε αυτό της μεταπτυχιακής εργασίας που λογικά θα πάρω.

 

Ξεκινώντας από το τίτλο έχουμε ενζυματική σακχαροποίηση λιγνοκυτταρινικής βιομάζας. Ουσιαστικά με τη σακχαροποίηση εννοεί υδρόλυση, δηλαδή τη μετατροπή των οργανικών πολυμερών (πρωτεϊνες, υδατάνθρακες, λιπίδια) στα αντίστοιχα μονομερή (αμινοξεά, σάκχαρα και λιπαρά οξέα μακριάς αλυσίδας).

 

Όταν το υπόστρωμα είναι λιγνοκυτταρινική βιομάζα τότε απαιτούνται περισσότερα στάδια για τη υδρόλυση σε σχέση άλλα υποστρώματα. Για να επιτευχθεί αυτό έχουν χρησιμοποιηθεί διάφοροι μέθοδοι: χημικές (οξέα, βάσεις), θερμικές (θέρμανση σε διάφορες θερμοκρασίες) κλπ. Παρόλα αυτά, όλες αυτές οι μέθοδοι έχουνε αρκετά μειονεκτήματα π.χ. στις θερμικές απαίτηση σε ενέργεια, στη προσθήκη βάσεων το κόστος των χημικών και το ότι το τελικό διάλυμα έχει pH κάπου στο 12 οπότε πρέπει να το επαναφέρεις στο 7.

 

Πέρα από τις μεθόδους που αναφέρθηκαν προηγουμένως έχουν βρει αρκετούς μ/ο οι οποίοι κάτω από ακραίες συνθήκες για αυτούς (τους χαρακτηρίζουν ως «εξτριμόφιλους» με βάση ένα paper που διάβασα)  παράγουν ένζυμα τα οποία μπορούν να διασπάσουν την λιγνοκυτταρινική βιομάζα. Εξτριμόφιλοι λέγοντας αλόφιλους (θέλουν αλάτι για να ζήσουν) ή θερμόφιλους (Θ=55οC).

 

Εν ολίγοις αν κατάλαβα καλά, μέσα στις δεξαμενές αυτές θα παράγεται η βιομάζα (αυτά τα κόκκινα) και θα τη χρησιμοποιούν ως υπόστρωμα για τη παραγωγή του υδρογόνου. Επίσης, το θαλασσινό νερό μαζί με τη θέρμανση της δεξαμενής θα χρησιμοποιούνται ως οι κατάλληλες συνθήκες στρεσσαρίσματος των μικροοργανισμών (μ/ο) που θα παράγουν τα ένζυμα. Στο επόμενο στάδιο της ζύμωσης (fermentation) παράγεται το Η2. Λογικά η αφαλάτωση θα γίνεται εκ των υστέρων με άλλες συμβατικές μεθόδους χρησιμοποιόντας ως καύσιμο το Η2.

 

Γενικά, πρόκειται για μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία των αποβλήτων. Δηλαδή υπάρχει ήδη κάποια βιομάζα από π.χ. τα χωράφια και τη χρησιμοποιούν για τη παραγωγή κυρίως του CH4 και όχι H2 (όχι ότι δεν γίνεται αλλά το πρώτο είναι πιο συμφέρον). Εργαστηριακά υπάρχει και συμπαραγωγή (για το όλο θέμα).

 

Τέλος, το ότι παίρνουν ένα μέρος του slurry για να χρησιμοποιήσουν για τη παραγωγή καλλυντικών βασίζεται σε μία σχετικά πρόσφατη προσέγγιση του όλου θέματος, του βιοδιυλιστηρίου. Ουσιαστικά, κατά την επεξεργασία των αποβλήτων, πέρα από το αναμενόμενο προϊόν CH4 ή στη προκειμένη περίπτωση του Η2, προσπαθούν να τα επεξεργαστούν όπως το πετρέλαιο και στα διάφορα στάδια της επεξεργασίας να πάρουν όσο το δυνατόν περισσότερα προϊόντα.

 

Ευχαριστώ πολύ και πάλι για τις πληροφορίες.

 

Συγχαρητήρια και το εννοώ που το έψαξες και γνωρίζεις τις αρχές !!!!!!!!!!!!!!!! προφανώς το παραγόμενο υδρογόνο αποτελεί την πηγή ενέργειας για την παραγωγή ρεύματος. Οι Νορβηγοί αυτό που κατάφεραν απο όσα λένε είναι το 150-190 γρ Η2/κιλό biomass που από ότι μας είπαν θεωρείτε εξαιρετικά υψηλό ποσοστό.

 

Άσχετο. Η SIEMENS εχει ταυτόχρονα δημιουργήσει μια τουρμπίνα που λειτουργεί σε θερμοκρασία καύσης 1850 βαθμών ώστε να μεγιστοποιήσει την απόδοση του υδρογόνου. Στην τουρμπίνα αυτή τα blades εμπεριέχουν microtubes που τα ψύχουν για να μειώσουν ερπυσμό και κόπωση. Η τεχνολογία δεν είναι καινούργια και χρησιμοποιείται ήδη στους κινητήρες του F22. Το διδακτορικό μου πριν πολλών χρόνων ήταν ενα μικροσκοπικό κομματάκι στο θέμα αυτό. Το θέμα είναι οτι η SIEMENS σε συνεργασία με την MTU Aero engines κατάφερε και έφτιαξε μια σχετικά μικρή τουρμπίνα για την απόδοσή της με ελάχιστα κινούμενα μέρη.

 

Αυτό ρε γαμώτο που δεν έχω καταλάβει είναι με τα καλλυντικά. Επικρατεί σιγή ιχθύος. Κράτα τα με ενήμερο για την πρόοδο του μεταπτυχιακού σου με pm.