Lo studio sulla desalinizzazione indaga il potenziale del calore / Desalination study investigates potential of heat

Lo studio sulla desalinizzazione indaga il potenziale del calore / Desalination study investigates potential of heat

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Un gruppo di ricerca internazionale ha studiato la fattibilità dell'utilizzo del calore anziché dell'elettricità per alimentare la desalinizzazione dell'acqua.

Guidato dalla McGill University in Canada, lo studio ha modellato le prestazioni dell'osmosi inversa termica (TDRO). La tecnica sfrutta il calore di bassa qualità proveniente da fonti rinnovabili come il solare termico o la geotermia, alimentando un sistema a pistoni che forza l'acqua attraverso una membrana di desalinizzazione. Sebbene non sia efficiente quanto sistemi elettrici simili, la TDRO ha il potenziale per essere utilizzata in aree remote dove l'elettricità non è disponibile.

I sistemi di desalinizzazione elettrica consumano in genere tra 1 e 4 kWh per produrre un metro cubo di acqua dolce. Il sistema TDRO studiato dai ricercatori ne ha utilizzati 20 kWh per produrre lo stesso volume d'acqua. Sebbene questo rappresenti un divario significativo in termini di efficienza, il gruppo ritiene che la tecnologia possa comunque apportare vantaggi significativi grazie alla maggiore disponibilità di calore ed ai costi inferiori. Il lavoro è  pubblicato su Desalination.

"La maggior parte della desalinizzazione avviene tramite osmosi inversa, che utilizza l'elettricità per far passare l'acqua attraverso una membrana", ha affermato Jonathan Maisonneuve, coautore dello studio e professore associato di ingegneria delle biorisorse presso la McGill.

"La sfida nell'utilizzare il calore è che ce ne vuole molto per fare quello che si potrebbe fare con un po' di elettricità. Quindi, se riuscissimo a trovare un modo per sfruttare il calore esistente da fonti rinnovabili, potrebbe essere molto vantaggioso, perché è così abbondante."

Il TDRO funziona riscaldando e raffreddando una piccola quantità di fluido in una camera sigillata, nota come fluido di lavoro. La variazione di temperatura espande il fluido di lavoro, azionando i pistoni che spingono l'acqua di mare attraverso una membrana ad osmosi inversa.

Ottimizzando le dimensioni del pistone ed il rapporto tra fluido di lavoro ed acqua di mare, i ricercatori hanno dimostrato che il TDRO ha un potenziale di prestazioni migliore di quanto si pensasse in precedenza. È stato inoltre riscontrato che il metodo si è dimostrato vantaggioso rispetto alle tecnologie di desalinizzazione termica esistenti, ma sono necessari ulteriori studi per valutare le prestazioni del TDRO al di fuori del laboratorio.

"In seguito, dobbiamo modellarlo in dettaglio, vedere quanto velocemente il sistema può funzionare ed introdurre una serie di effetti non ideali, come la perdita di calore attraverso l'ambiente", ha affermato Maisonneuve.  

ENGLISH

An international research team has investigated the feasibility of using heat rather than electricity to power water desalination.

Led by Canada’s McGill University, the study modelled the performance of thermally driven reverse osmosis (TDRO). The technique harnesses low grade heat from renewable sources such as solar thermal or geothermal, powering a piston system that forces water through a desalination membrane. While not as efficient as similar electrical systems, TDRO has the potential to be used in remote areas where electricity is unavailable.

lectrical desalination systems typically use between 1 and 4kWh to produce one cubic metre of fresh water. The TDRO system studied by the researchers used 20kWh to produce the same volume of water. Although this represents a big gap in efficiency, the team believes the technology could still have significant benefits due to heat’s wider availability and lower cost. The work is published in Desalination.

“Most desalination is done by reverse osmosis, which uses electricity to drive water through a membrane,” said study co-author Jonathan Maisonneuve, Associate Professor of Bioresource Engineering at McGill.

“The challenge with using heat is that it takes a lot of it to do what you could with a little bit of electricity. So, if we can find a way to harness existing heat from renewable sources, that could be very advantageous, because it’s so abundant.”

TDRO works by heating and cooling a small amount of fluid in a sealed chamber, known as the working fluid. The temperature fluctuation expands the working fluid, powering pistons that push seawater through a reverse osmosis membrane.

By optimising piston size and the ratio of working fluid to seawater, the researchers demonstrated that TDRO has better performance potential than previously thought. It was also found that the method stacked up favourably against existing thermal desalination technologies, but further study is required to see how TDRO might perform outside the lab.

“Next, we need to model it in detail, see how quickly the system can operate and introduce a number of non-ideal effects, such as heat loss through the environment,” said Maisonneuve.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/new-study-explores-heat-for-water-desalination?rcip=giuseppecotellessa%40libero.it&utm_campaign=Daily%20Bulletin%20-%20171125%20-%20Monday&utm_content=&utm_term=https%3A%2F%2Fwww.theengineer.co.uk%2Fcontent%2Fnews%2Fnew-study-explores-heat-for-water-desalination&utm_medium=email&utm_source=The%20Engineer