تامین ۵۰ هزار سال انرژی با تنها ۰.۱ درصد از آب دریاها

دانشمندان می‌گویند که تنها یک دهم درصد از آب‌های دریاهای جهان حاوی مقادیر کافی از عناصر حیاتی برای تامین نیازهای بشر به انرژی برای مدت ۵۰ هزار سال است و اکنون در حال بررسی روش‌هایی برای استخراج این عناصر هستند.

پژوهشگران در حال توسعه سه فناوری و فرآیند مجزا هستند که یا استخراج این «سنگ معدن مایع» را عملی‌تر می‌کنند یا از آن به‌عنوان یک «ابزار» در روش‌های متداول معدن‌کاری بهره می‌گیرند.

به گزارش ایسنا به نقل از نیواطلس، آب دریا حاوی مقادیر عظیمی از مواد معدنی حیاتی مانند منیزیم، نیکل، عناصر نادر خاکی و حتی لیتیوم است. این دانش جدیدی نیست و مدت‌هاست که این موضوع را می‌دانیم، اما مشکل این است که در بسیاری از موارد، عناصر حیاتی در غلظت‌هایی وجود دارند که استخراج اقتصادی آن‌ها دشوار است.

در حال حاضر روش‌هایی برای استخراج منیزیم از آب دریا وجود دارد، اما این روش‌ها پیچیده و شامل فرایندهای متعددی هستند. همچنین این روش‌ها به ‌طور خاص برای منیزیم طراحی شده‌اند. هدف پژوهشگران این است که روش‌هایی ایجاد کنند که فرایند استخراج منیزیم را ساده‌تر کنند و در عین حال امکان استخراج مواد معدنی دیگر را نیز از همان جریان آب فراهم کنند.

راهکار پژوهشگران شامل سه پروژه مجزا اما مرتبط و قابل ادغام است که نخستین آن‌ها استخراج منیزیم است.

پژوهشگران رویکرد متفاوتی نسبت به قبل ایجاد کرده‌اند. آن‌ها به جای مخلوط کردن آهک با آب دریا برای به ‌دست‌آوردن هیدروکسید منیزیم، آب دریا را در یک راکتور جریان همسو در کنار یک ماده قلیایی مانند هیدروکسید سدیم عبور می‌دهند. یون‌های منیزیم با یون‌های هیدروکسید در مرز باریک میان دو جریان واکنش داده و هیدروکسید منیزیم جامد تولید می‌کنند.

با تشکیل این ماده جامد، یک سد نازک ایجاد می‌شود که اختلاط بیشتر دو جریان را محدود کرده و مانع از آن می‌شود که کلسیم موجود در آب دریا نیز وارد رسوب شود. مایع تازه به ‌طور مداوم از مرز واکنش عبور می‌کند، پیش از آنکه سامانه بتواند به تعادل شیمیایی برسد. این امر به راکتور اجازه می‌دهد هیدروکسید منیزیم با خلوص بالا تولید کند.

برای جلوگیری از هزینه و انرژی مورد نیاز برای پمپاژ میلیون‌ها لیتر آب دریا صرفا با هدف استخراج مواد معدنی، پژوهشگران پیشنهاد کرده‌اند راکتورهای ماژولار به تاسیسات نمک‌زدایی آب در سواحل متصل شوند؛ تأسیساتی که همین حالا نیز حجم عظیمی از آب دریا را جابه‌جا می‌کنند.

پس از استخراج منیزیم، آب می‌تواند طبق روال معمول وارد فرایند نمک‌زدایی با اسمز معکوس شود و آب شیرین تولید کند؛ در حالی که آب‌نمک بسیار غلیظی به ‌عنوان محصول جانبی باقی می‌ماند.

فناوری‌ دیگری که پژوهشگران روی آن کار می‌کنند، استخراج فلزات از گیاهان دریایی است.

پژوهشگران دریافتند که جلبک‌های دریایی مواد معدنی حیاتی را از آب دریای اطراف خود جذب کرده و در بافت‌هایشان انباشته می‌کنند؛ گاهی اوقات این مواد معدنی در بافت جلبک به غلظت‌هایی بسیار بالاتر از محیط اطراف می‌رسند.

برای استخراج مواد معدنی، پژوهشگران جلبک‌های برداشت‌ شده را به یک خمیر مرطوب تبدیل می‌کنند، سپس یک مایع اسیدی به آن می‌افزایند و با اعمال حرارت، پیوندهای شیمیایی‌ را که عناصر را درون بافت جلبک نگه داشته‌اند، می‌شکنند.

هم‌زمان، پژوهشگران در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه می‌توان زیست‌توده باقی ‌مانده جلبک را به مواد شیمیایی، سوخت و کود تبدیل کرد.

با این حال، این فناوری‌ها با محدودیت‌هایی نیز مواجه هستند.

اگرچه پژوهشگران توانسته‌اند مواد نام‌ برده ‌شده را در مقیاس آزمایشگاهی و پژوهشی بازیابی کند، اما هنوز تا رسیدن به یک تاسیسات تجاری استخراج از اقیانوس که از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه باشد، فاصله داریم.

همچنین پرسش‌های زیست‌محیطی، از جمله تخلیه مواد شیمیایی، مدیریت آب‌نمک، آثار برداشت و ورود آب دریا به تاسیسات و اختلال احتمالی در اکوسیستم‌ها، مطرح هستند و در این پروژه‌ها هنوز به ‌طور کامل حل نشده‌اند.

با وجود این محدودیت‌ها، این پروژه‌های میان‌رشته‌ای ظرفیت قابل‌توجهی دارند و پژوهشگران در حال توسعه آن‌ها با هدف رسیدن به قابلیت تجاری‌سازی با صرفه اقتصادی هستند.

خبر بعد نظرات کاربران خبر قبل