Ծովի ջրից քաղցրահամ ջուր ստանալու նոր տեխնոլոգիա՝ առանց  արտաքին էներգիայի աղբյուրի օգտագործման

Խմելու ջրի խնդիրը

Հայտնի փաստ է, որ երկրագնդի 70 % ծածկված է ջրով, սակայն այդ ջրի միայն 3 % է պիտանի խմելու համար: Այդ է պատճառը, որ աշխարհի բազմաթիվ երկրներում սուր կերպով դրված է քաղցրահամ ջրի պակասի խնդիրը, եւ մարդիկ մշտապես փորձում են գտնել մեթոդներ ծովի ջուրը աղազերծելու եւ քաղցրահամ դարձնելու համար:

Առկա լուծումները

Ծովի ջրի  աղազերծման բոլոր մինչ այժմ հայտնի եւ օգտագործող եղանակները՝ այդ թվում եւ քիմիական,  էլեկտրոքիմիական, ուլտրաֆիլտրացիայի,  սառեցման,  թորման,  եւ այլ մեթոդները  խիստ էներգատար և ծախսատար են:

Մեր կողմից առաջարկվող լուծումները

Այս նախագծի մեջ  մեջ  մենք առաջարկում ենք կիրառել Ծովի ջրի  աղազերծման կատարելագործված քիմիական եղանակ:

Դասական քիմիական եղանակով ծովի ջրի աղազերծման ժամանակ ծովի ջրին ավելացվում են  հատուկ նյութեր՝ չեզոքացուցիչներ (ռեագենտներ ), որի արդյունքում  առաջանում են չլուծվող աղեր, որոնք անջատվում են ջրից: Սակայն այդ չեզոքացուցիչները բավականին թանկ են,  անհրաժետ են մեծ քանակութամբ (չեզոքացուցիչի օգտագործվող քանակը պետք է լինի ստացվող քաղցրահամ ջրի առվազն 3-5 %),  մեկ անգամ օգտագործելուց հետո այլես պիտանի չեն օգտագործման համար, արդյունքում ստացվող աղերը թունավոր են եւ այլն: Այդ իսկ պատճառով ծովի ջրի  աղազերծման քիմիական եղանակը քիչ է կիրառվում:

Մեր առաջարկած տեխնոլոգիան հնարավոր է դարձրել անընդհատ վերականգնել օգտագործվող չեզոքացուցիչը (ռեագենտը ), իսկ վերականգնման համար անհրաժեշտ էներգիան ստացվում է հենց ծովի ջրից:

Մեր կողմից մշակված տեխնոլոգիան ի տարբերություն ներկայումս գործածվող բոլոր մեթոդների, անհավատալի կերպով էժան է հենց այն պատճառով,  որ արտաքին էներգիայի աղբյուր չի նախատեսում, այլ օգտագործում է հենց ծովի ջրի էներգիան։ Տեխնոլոգիան չի նախատեսում նաեւ որեւէ արտանետումներ մթնոլորտ, էկոլոգիապես մաքուր է եւ անվնաս:

Այսպիսով, մեր կողմից առաջարկվող տեխնոլոգիան նախատեսում է հետեւյալ փուլերը․  

• ջրից ստացվում է ջրածին
• ջրածնի այրման արդյունքում ստացվող էներգիայի օգնությամբ հատուկ մշակած չեզոքացուցիչները (ռեագենտները) վերականգնվում են եւ պիտանի են դառնում  կրկին օգտագործելու համար
• վերականգնման շնորհիվ անհրարժեշտ քանակը մշտապես պահպանող չեզոքացուցիչով շարունակաբար աղազերծվում է ծովի ջուրը

Ա-7 համակարգ

Ա-7 համակարգի տեխնոլոգիական շղթայի  բոլոր հանգույցներում կիրառված են ընկերության կողմից մշակված նորարարություններ, սինթեզված են նոր կատալիզատորներ, որոնց շնորհիվ նկարագրված պրոցեսները դառնում են հնարավոր եւ տնտեսապես շահավետ։

Համակարգի աշխատանքը

Ինչպես երեւում է սխեմայի վրա, համակարգը բաղկացած է երկու այրման խցիկներից, նրանց ներսում եւ նրանցից դուրս գտնվող մի շարք հանգույցներից:

Պրոցեսը  սկսվում է առաջին այրման խցիկում մեթանի [13] որոշակի քանակի պարզ այրումով: Այս այրման խցիկում են գտնվում  նորարարական Ա-7 համակարգի համար  անհրաժեշտ տեխնոլոգիական մի քանի հանգույցներ՝ [3], [4], [5]  [23]։

Մեթանի այրումը այս համակարգի համար նախատեսված է միայն համակարգը գործարկելու եւ իր աշխատանքային ռեժիմին հասցնելու համար։ Աշխատանքային ռեժիմին հասնելուց հետո մեթանի մուտքը կասեցվում է, եւ համակարգը այլեւս որեւէ արտաքին էներգակիրների կարիք չի ունենում։

Մեթանը [1]  մտնելով համակարգ նախ մտնում  է  չորրորդ հանգույց [4], որտեղ տեղադրված է մեր նորարարական կատալիզատորներից մեկը, անցնում է նրա միջով, հասնում է այրիչին [2] եւ այրվում՝ տաքացնելով [3], [4], [5], [23] հանգույցները։ Քանի դեռ համակարգը սառն է, որեւէ ռեակցիա տեղի չի ունենում։ Համակարգի տաքանալու հետ զուգահեռ (մինչեւ 150-200 աստիճան C), համակարգ է մտնում քիչ քանակի քաղցրահամ ջուր, որը համակարգի մեջ տաքանալով [23] վերածվում է գոլորշու։ Գոլորշու մի մասը խառնվելով մեթանի հետ մտնում է չորրորդ հանգույց [4],  որտեղ արդեն տաքացած կատալիզատորի օգնությամբ մեթանի եւ գոլորշու խառնուրդը վերածվում է այրվող գազերի միախառնուրդի։ (CO, H_{2 ,} C₂H_2, C₂H₄ եւ այլն): Այս գազերի միախառնուրդը նույնպես ուղղվում է դեպի այրիչ [2] եւ վառվում։ Միեւնույն ժամանակ այրման արգասիքները պոմպի [6] միջոցով մղվում են դեպի մեմբրան [7], որտեղ այրման արգասիքների մեջ պարունակվող ազոտը (N₂) անջատվում է ածխածնի երկօքսիդից  (CO₂) եւ ջրի գոլորշիներից (H₂O)։ Ազոտը բաց է թողնվում մթնոլորտ (ցանկության դեպքում այն եւս կարելի է ուտիլիզացնել եւ օգտագործել)։ Մեբրանում [7] ածխածնի երկօքսիդիը  (CO₂) եւ ջրի գոլորշիները եւս տարանջատվում են միմյանցից։ Ջրի գոլորշիները, վերածվելով հեղուկի՝ վերադառնում են համակարգ, իսկ ածխածնի երկօքսիդը (CO₂) պոմպի միջոցով [2] մղվում է դեպի հինգերորդ հանգույց [5]։

Հինգերորդ հանգույցոմ [5] տեղադրված է մեր մշակած մեկ այլ կատալիզատոր, որի ազդեցության տակ մինչեւ 150-200 C աստիճանում ածխածնի երկօքսիդը (CO₂) վերածվում է ածխածնի մոնօքսիդի (CO) եւ թթվածնի (O₂)։ Այս գազերը մեկ այլ մեմբրանում [9] տարանջատվում են միմյանցից։ Ածխածնի մոնօքսիդը կուտակվելով պահեստային հանգույցում [10] կրկին մտնում է համակարգ՝ արդեն երրորդ հանգույց [3], որտեղ միախանվելով ջրային գոլոշիների [23] մյուս մասի հետ, այդ նպատակի համար պատրաստված մեկ այլ նորարարական կատալիզատորի օգնությամբ վերածվում է ածխածնի երկօքսիդի (CO₂) եւ ջրածնի (H₂)։

Ածխածնի երկօքսիդի (CO₂) եւ ջրածնի (H₂) միախառնուրդը տասնմեկերորդ մեմբրանում [11] տարանջատվում են միմյանցից։ Ածխածնի երկօքսիդը (CO₂) պոմպի միջոցով կրկին մտնում է համակարգ՝ եւ ցիկլիկ պտտվելով  որոշակի հաստատուն քանակությամբ մնում է համակարգում։ Ջրածինը (H₂) պահեստավորվում է [12] եւ ապա մղվում դեպի այրիչներ [2] եւ [13]։

Այսուհետեւ համակարգը աշխատում է միայն ջրածնով։ Ջրածնի այրման արգասիքը՝ թորած ջուրը մասամբ դուրս է բերվում համակարգից եւ օգտագործվում, իսկ մյուս մասը ետ է վերադառնում համակարգ՝ մասնակցելով ջրածնի արտադրության պրոցեսին։

Համակարգի երկրորդ այրման խցիկը այսուհետ ապահովված է ջրածնային վառելիքով եւ սկսում է կատարել իր հիմնական աշխատանքը։ Երկրորդ այրման խցիկում կարելի է տեղադրել նաեւ սովորական կաթսա [14], սակայն համակարգի հիմնական աշխատանքը՝ այն է ծովի ջրի վերածումը քաղցրահամ ջրի, կատարվում է [15], [16] [17]  հանգույցներում։

Ծովի ջուրը [18] նախ եւ առաջ մղվում է դեպի մեխանիկական զտիչ [16], որտեղ զտվում է նստվածքներից։ Զտված ծովի ջուրը մղվում է դեպի տասնյոթերորդ հանգույց [17], որտեղ միանալով մեր կողմից մշակված չեզոքացուցչի (ռեագենտի) հետ, որը ռեակցիայի մեջ մտնելով ծովի ջրում եղած  բոլոր տեսակի աղերի հետ, միանում է նրանց եւ իջնում է դեպի տասնհինգերորդ հանգույց [15]։  Այս հանգույցում չեզոքացուցչից ջերմության ազդեցության ներքո անջատվում են տասնյոթերորդ հանգույցում  [17] միացած աղերը, որոնք դուրս են գալիս համակարգից [20], իսկ չեզոքացուցիչը, վերականգնելով իր նախնական հատկությունները՝ վերադաձվում է դեպի տասնյոթերորդ հանգույց [17] ՝ պարբերականորեն  ծովի ջրի հետ փոխազդելու համար։

Աղի լուծույթներից առանձնացած քաղցրահամ ջուրը, միանալով ջրածնի այրման արդյունքում առաջացող ջրային գոլորշիների հետ, մղվում է դեպի քսաներկուերորդ հանգույց [22], եւ արդեն կարող է  դուրս հանվել համակարգից եւ օգտագործվել։

Ինչպես տեսնում ենք, մեր առաջարկած համակարգը հիմնված է մի քանի հիմնարար նորարարությունների վրա, որոնք առայժմ դեռ ոչ մի տեղ չեն օգտագործվում, այն է․

–  մեթանի եւ ջրի գոլորշիների վերածումը այրվող գազերի միախառնուրդի (հանգույց 4),

– ածխաթթու գազի վերածումը ածխածնի մոնօքսիդի եւ թթվածնի, (հանգույց 5),

– ածխածինի մոնօքսիդի եւ ջրի հառնուրդից ջրածնի ստացումը (հանգույց 3)։

Այս նորարարություններն են, որ ապահովում են չեզոքացնող հեղուկի վերականգնման համար անհրաժեշտ ջերմային էներգիան՝ առանց լրացուցիչ էներգիայի աղբյուր օգտագործելու։

Էներգիայի նման ավտոնոմ աղբյուրի առկայությունը հնարավորություն է տալիս ցանկության դեպքում օգտագործել նաեւ ծովի ջրի աղազերծման  այլ եղանակներ, այդ թվում նաեւ պարզ թորումը։

Մեր առաջարկությունը

Մեր առաջարկած մոդիֆիկացված քիմիական եղանակի առավելությունը նրա բարձր արտադրողականության մեջ է։ Մենք առաջարկում ենք պատրաստել ծովի ջրից քաղցրահամ ջուր ստանալու գործարան, որը կկարողանա արտադրել ժամում 100 տոննա քաղցրահամ ջուր՝ առանց արտաքին էներգիայի օգտագործման։

Մեր նախնական գնահատականներով՝ այդպիսի մեկ գործարանի կառուցումը կարժենա մետ 450-500 մլն եվրո։

Մինչեւ գործարանի կառուցումը առաջարկվող տեխնոլոգիաների արդյունավետության մեջ համոզվելու համար առաջարկում ենք պատրաստել գործարանի փոքրմասշտաբ աշխատող մոդելը, որն առանց կողմնակի էներգիայի օգտագործման քաղցրահամ կդարձնի ժամում  50-100 լիտր ծովի ջուր։

Աշխատող մոդելի պատրաստումը կարժենա մոտ 300-350 հազար եվրո։

Հուսով եմ՝ մեր առաջարկությունը հետաքրքրեց Ձեզ։

Տիգրան Հարությունյան

«Նոյյան տապան» Գիտության հիմնադրամի տնօրեն,

28 Իսահական փ․,Երեւան,

Հեռ․ 050 509050

E-mail: [email protected]