اولین فناوری نمک‌زدایی حرارتی خورشیدی جهان، لیتیوم را استخراج و ضایعات آب نمک را کاهش می‌دهد

محققان دانشگاه ملی استرالیا (ANU) یک تکنیک ساده و مقرون به صرفه را توسعه داده‌اند که می‌تواند نحوه استخراج منابع ارزشمندی مانند لیتیوم از رسوبات آب نمک را متحول کند.

کد خبر: ۱۲۸۳۲۹۳

شنبه - ۲۱ تير ۱۴۰۴ / July 12, 2025

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه ملی استرالیا (ANU) یک تکنیک ساده و مقرون به صرفه را توسعه داده‌اند که می‌تواند نحوه استخراج منابع ارزشمندی مانند لیتیوم از رسوبات آب نمک را متحول کند.

این کار جدید بر اساس اولین روش نمک‌زدایی حرارتی جهان است که توسط ANU در سال ۲۰۲۴ معرفی شد، که در آن آب در کل سیستم مایع باقی می‌ماند.

تحقیقات جدید این تیم نشان داد که استفاده از گرمای ناهموار و تغییر آهسته سطح نمک در سیستم می‌تواند میزان مایع جمع‌آوری شده را تقریباً ۴۰ برابر افزایش دهد. علاوه بر این، افزودن عایق حرارتی جزئی به سیستم، آن را از نظر انرژی بسیار کارآمدتر کرده است.

به گفته محققان، این روش رویکردی سازگارتر با محیط زیست برای استخراج آب نمک، یک فرآیند کلیدی در تولید جهانی لیتیوم، ارائه می‌دهد. خوان فیلیپه تورس، دانشیار و محقق ارشد، در بیانیه‌ای گفت: «روش ترمودیفیوژن ما با موفقیت برای نمک‌زدایی آب استفاده شده است، در حالی که هزینه‌های انرژی و مشکلات خوردگی را کاهش می‌دهد.»

در ژانویه ۲۰۲۵، مهندسان دانشگاه میشیگان و دانشگاه رایس الکترود‌های پارچه کربنی را توسعه دادند که به طور موثر بور را از آب دریا حذف می‌کنند و یک راه حل ایمن‌تر و بدون مواد شیمیایی برای نمک‌زدایی ارائه می‌دهند.

نوآوری آبشار مایع

نمک‌زدایی یک راه حل حیاتی برای کمبود آب شیرین جهان است، اما دارای معایبی مانند مصرف بالای انرژی، اثرات منفی زیست‌محیطی و مواد گران‌قیمت است.

تکنیک‌های مرسوم را می‌توان به دو گروه تقسیم کرد: سیستم‌های مبتنی بر غشا مانند اسمز معکوس (RO)، که مؤثرتر هستند، اما به نگهداری پرهزینه و برق زیادی نیاز دارند، و روش‌های حرارتی پرانرژی.

برای حل این مشکلات، محققان ANU نمک‌زدایی ترمودیفیوژن (TDD) را ابداع کردند، روشی انقلابی، تماماً مایع و بدون غشا که با حرارت ملایم کار می‌کند. TDD در مقیاس‌بندی ساده‌تر است، از تغییر فاز جلوگیری می‌کند و خوردگی را نسبت به تکنیک‌های سنتی کاهش می‌دهد.

این مطالعه جدید پتانسیل آبشار برگرز مایع (LBC) را برای افزایش TDD و نمک‌زدایی ترمودیفیوژن (TDS) هم برای نمک‌زدایی و هم برای تغلیظ آب نمک نشان می‌دهد.

با گنجاندن عناصر ضروری مانند جداسازی جزئی مبتنی بر جریان، مرز‌های رسانای U شکل برای توزیع بهینه دما، نرخ بازیابی هدفمند و عایق حرارتی، بهبود‌های قابل توجهی در عملکرد حاصل شد.

محققان معتقدند که این روش پتانسیل تصفیه آب‌های شور با شوری بالا را دارد که اغلب در نمک‌زدایی و بخش نفت و گاز مشاهده می‌شوند، بدون نیاز به غشا یا مواد شیمیایی خطرناک.

نمک‌زدایی با راندمان بالا

در این تحقیق، دانشمندان از آب دریای واقعی ساحل استرالیا برای آزمایش LBC استفاده کردند. آنها کشف کردند که این روش در مقایسه با روش‌های تک کاناله قبلی، بازیابی آب را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده و با موفقیت سطح نمک را کاهش داده است.

یافته‌ها، قابلیت اطمینان سیستم را تأیید کردند که با شبیه‌سازی‌های کامپیوتری مطابقت نزدیکی داشت.

آنها تکنیک‌های زیادی را برای بهبود عملکرد، از جمله عایق‌بندی اجزای سیستم، اصلاح توزیع دما، تنظیم شرایط جریان و انتخاب نرخ بازیابی ایده‌آل، آزمایش کردند.

در مقایسه با طرح اولیه، این اصلاحات منجر به بهبود تقریباً ۴۰ برابری در تولید آب و بهره‌وری انرژی شد.

به گفته محققان، LBC مسیری مقیاس‌پذیر و با بهره‌وری انرژی بالا را به سمت تخلیه صفر مایع (ZLD) ارائه می‌دهد و انتظار می‌رود در شرایط فشار بالا، پیشرفت‌های بیشتری نیز حاصل شود. دکتر شوقی شو، پژوهشگر دانشگاه ملی استرالیا (ANU) و از نویسندگان این مطالعه، در بیانیه‌ای گفت:

تحقیقات ما نشان می‌دهد که چگونه روش ما قادر به دستکاری غلظت آب نمک برای تولید نمک بدون تبخیر است. پیشرفت‌های آینده می‌تواند سرعت جریان و بهره‌وری انرژی را حداقل ۴۰ برابر افزایش دهد. جزئیات تحقیقات این تیم در مجله Nature Water منتشر شده است.