Kunnen nucleaire ontziltingsinstallaties waterschaarste verslaan?

Kunnen nucleaire ontziltingsinstallaties waterschaarste verslaan?

Door Chris Baraniuk
Technology of Business verslaggever

Gepubliceerd1 dag geledenopmerkingenReactiesDelencloseDeel paginaKopieer linkOver delenGerelateerde onderwerpenKlimaatveranderingBron afbeelding, Getty ImagesAfbeelding bijschrift, Waterschaarste is waarschijnlijk een groeiend probleem

Er zijn gemeenschappen op elk continent met een tekort aan water, volgens de Verenigde Naties.

Helaas, hoewel onze planeet wordt omgeven door oceanen en zeeën, is slechts een klein deel van het water op aarde – ongeveer 2,5% – zoet, en de vraag naar drinkwater zal naar verwachting tegen 2030 het aanbod met biljoenen kubieke meter overschrijden.

Ontziltingsinstallaties, die het zout uit zeewater verwijderen, kunnen helpen om het benodigde zoet water te leveren.

Deze installaties worden echter beschouwd als een van de duurste manieren om drinkwater te maken, omdat ze onder hoge druk grote volumes over membranen pompen, wat een extreem energie-intensief proces is.

Een radicale oplossing zou het gebruik van drijvende schepen kunnen zijn die zijn uitgerust met ontziltingssystemen.

Deze schepen worden aangedreven door kernreactoren en kunnen naar eilanden of kusten reizen die zijn getroffen door droogte, en brengen zowel schoon drinkwater als stroom mee.

“Je zou ze met tussenpozen kunnen laten rondlopen om tanks te vullen”, zegt Mikal Bøe, chief executive van Core Power, dat het ontwerp voor dit type ontziltingsinstallatie heeft bedacht.

Het klinkt misschien vergezocht, maar de Amerikaanse marine heeft in het verleden ontziltingsdiensten geleverd tijdens rampen met de hulp van haar nucleair aangedreven schepen, terwijl Rusland al een drijvende kerncentrale heeft die is ontworpen om mogelijk ontziltingsinstallaties van stroom te voorzien.

Er zijn wereldwijd al zo’n 20.000 ontziltingsinstallaties, die bijna allemaal onshore zijn. De meerderheid bevindt zich in Saoedi-Arabië, de Verenigde Arabische Emiraten en Koeweit, en andere in landen als het VK, China, de VS, Brazilië, Zuid-Afrika en Australië, om er maar een paar te noemen.

Maar sommige ingenieurs zeggen dat het goedkoper kan zijn om deze ontziltingstechnologie offshore te plaatsen, waar het zeewater gemakkelijker aan boord kan worden gepompt.

Afbeeldingsbron, Core Power Afbeelding bijschrift, Core Power ontwikkelt offshore ontziltingsinstallaties die draaien op kernenergie

Decennialang hebben ingenieurs gedroomd van het bouwen van drijvende, nucleair aangedreven ontziltingssystemen.

Core Power wil een schip heel graag gebruiken als een klein containerschip, maar containers aan boord stapelen gevuld met ontziltingstechnologie. De kernreactor zou dan in het hart van dit vat liggen en de enorme hoeveelheid stroom leveren die nodig is.

De drijvende nucleaire ontziltingsvaartuigen van het bedrijf kunnen verschillende niveaus van vermogen hebben, van vijf megawatt tot ongeveer 70, voegt de heer Bøe eraan toe. Met vijf megawatt kernenergie zou het elke dag 35.000 kubieke meter – of 14 Olympische zwembaden – zoetwater kunnen wegpompen.

Om het zout uit zout water te halen, duwt ontziltingstechnologie behandeld zeewater onder druk door een semi-permeabel membraan. Osmose, de beweging van moleculen in vloeistof door dergelijke membranen, verwijdert de mineralen, waardoor zoet water en een apart, vooral zout water, pekel genaamd, overblijft.

Er zijn verschillende versies van deze technologie en het is in de loop der jaren steeds efficiënter geworden. Maar drijvende ontziltingssystemen blijven relatief zeldzaam.

Saoedi-Arabië heeft echter zojuist de eerste van drie ontziltingsbakken in ontvangst genomen, de grootste ooit gebouwd. Kunnen drijvende ontziltingsinstallaties dus opstijgen?

Afbeeldingsbron, Getty Images Afbeelding bijschrift, Drijvende planten kunnen goedkoper zijn dan onshore-installaties die zeewater over aanzienlijke afstanden moeten pompen

Oisann Engineering, dat een systeem heeft ontwikkeld met de naam Waterfountain, hoopt van wel.

Het bedrijf heeft verschillende ontwerpen, van grote schepen tot kleine boeien, maar ze werken allemaal volgens hetzelfde principe, legt Chief Administrative Officer Kyle Hopkins uit.

Het grote verschil is echter dat in plaats van kernenergie te gebruiken, ze allemaal gebruik zouden maken van zogenaamde onderzeese ontzilting, een decennia oude technologie.

“[The technology] is nooit op de markt gebracht omdat je nog steeds onderzeese pompen nodig hebt om het water naar de oppervlakte te brengen”, zegt Hopkins. “We hebben de pomp verwijderd.”

Hij weigert uit te leggen hoe dit werkt, behalve dat het Waterfontein-systeem als geheel profiteert van de hogere druk op de zeebodem om water te verplaatsen, zonder hoge energiekosten.

Hij vermeldt ook dat de pijpleiding van het schip naar de kust, waar het zoete water uiteindelijk moet gaan, zou kunnen worden verhoogd, zodat de zwaartekracht ook de waterstroom verder kan ondersteunen, waardoor er geen extra vermogen nodig is.

Hopkins schat dat de technologie ongeveer 30% energiezuiniger kan zijn dan een traditionele onshore ontziltingsinstallatie. Het bedrijf bouwt momenteel een miniatuurversie van een van zijn ontwerpen en hoopt in 2023 zijn eerste commerciële installatie in de Filippijnen te vestigen.

Afbeeldingsbron, Water Fountain Afbeelding bijschrift, Water Fountain plant offshore boeien die gebruikmaken van hoge druk op de zeebodem

Ideeën zoals deze en het ontwerp van Core Power zijn “veelbelovend”, zegt Raya Al-Dadah, hoofd van het Sustainable Energy Technology Laboratory aan de Universiteit van Birmingham. Drijvende ontzilting heeft echter zowel voor- als nadelen, zegt ze. Er zijn nog steeds uitdagingen op het gebied van het oppompen van het ontzilt water naar de wal en het vinden van arbeidskrachten met zowel offshore-ervaring als ontziltingsexpertise.

Uiteindelijk heeft de mensheid meer water nodig, zegt dr. Al-Dadah, niet in de laatste plaats vanwege de verwachte effecten van klimaatverandering, mocht de wereld meer dan 1,5 ° C opwarmen. “Dit zal een catastrofale impact hebben op het water”, zegt ze.

Verwijzend naar onshore-systemen, zegt Amy Childress van de University of Southern California dat kleinere ontziltingssystemen kunnen helpen de milieu-impact van de technologie te verminderen.

Het zeer zoute water dat overblijft na ontzilting is giftig voor het leven in zee en de huidige ontziltingsinstallaties produceren er enorme hoeveelheden van – in feite meer pekel dan zoet water.

De heer Hopkins zegt dat het bijproduct dat van het Waterfontein-systeem wordt verwacht, niet zout genoeg zal zijn om als pekel te worden geclassificeerd.

Meer technologie van het bedrijfsleven:

Kunnen lekke banden binnenkort tot het verleden behoren? Hoe kunstmatige intelligentie tennis ‘blies’ Stijgende kunstmestprijzen dwingen boeren tot heroverweging Kan contactlenzen het ultieme computerscherm zijn? Zullen verwisselbare accu’s van elektrische auto’s aanslaan?

De belangrijkste toepassing van drijvende ontziltingssystemen zou kunnen zijn bij rampenbestrijding, zegt Greg Pierce, mededirecteur van het Luskin Center for Innovation van de University of California Los Angeles.

Momenteel “vliegen en vervoeren we flessenwater… het is het meest inefficiënte wat mogelijk is”, legt hij uit, verwijzend naar de standaardaanpak van hulpverlening. “Als drijvende ontzilting daar iets aan kan doen, ben ik daar helemaal voor.”

Dr. Pierce vraagt ​​zich echter af of het in andere contexten kosteneffectief genoeg kan worden gemaakt – en merkt op dat er veel andere manieren zijn om de voorziening van schoon water veilig te stellen. In Californië schat dr. Pierce bijvoorbeeld dat betere waterbesparende maatregelen ongeveer 30-40% van het water dat momenteel in de staat wordt verbruikt, kunnen besparen.

Gemeenschappen zullen waarschijnlijk ook overgaan tot maatregelen zoals waterrecycling of behandeling van regenwater. Maar mocht dit nog steeds niet voldoende zijn, dan begint ontzilting, ongeacht de kosten, in sommige delen van de wereld onvermijdelijk te lijken, voegt hij eraan toe.

Voorlopig is het ontwerp van Core Power slechts dat, een ontwerp. Maar de heer Bøe hoopt dat het bedrijf binnen tien jaar een commercieel systeem kan hebben. De behoefte, benadrukt hij, zal er zijn.

Bekijk de reacties