Kurak alanlarda bile içme suyu nasıl üretilir?

Yeryüzünde eşit olmayan bir şekilde dağılmış olan tatlı su da sıklıkla yanlış kullanılmaktadır. Senegal'de olduğu gibi, bu erişim zorluklarını gidermek için umut verici sonuçlar sunan süreçler mevcuttur.

Mavi gezegenimizdeki su %97,2 tuzdur; okyanuslarda, denizlerde ve ayrıca bazı yeraltı sularında bulunur. Tatlı su, dünyadaki toplam suyun sadece %2,8'ini temsil ediyor. Kutup buzulları %2,1 içerir.

Erişilebilir tatlı suya gelince, dağıtılması gereken toplamın sadece %0,7'sine tekabül etmektedir. tarım, en büyük tüketicisi (çekilen suyun ~%70'i), endüstri (~%20) ve ev içi kullanım (~%10) arasında.

Tatlı su yalnızca Dünya üzerinde coğrafi olarak kötü bir şekilde dağılmakla kalmıyor, aynı zamanda ve sıklıkla çok kötü bir şekilde kullanılıyor.

Ilıman ülkelerimizde ciddi olan bu sorun, finansal ve/veya teknolojik araçların eksik olduğu başka yerlerde son derece ciddi hale geliyor: dünya nüfusunun %11'i dolayısıyla içme suyuna erişimi yoktur ve neredeyse bu nüfusun %30'u evlerinde güvenli içme suyuna erişimi yok.

Atalardan kalma veya yenilikçi su arıtma süreçleri

Başlangıçta içilebilir olmayan suyu içilebilir suya dönüştürmek çocuk oyuncağı haline geldi… ya da neredeyse. Bazıları atalardan kalma süreçlerden (damıtma, adsorban yatağı vb.) esinlenen ve diğerleri oldukça yenilikçi olan teknolojiler, neredeyse tüm durumlara uyarlanabilen bir dizi çözüm sunarak yaygınlaştı.

Burada iki ana teknoloji ailesi tanımlanabilir: damıtmaya dayalı, dolayısıyla ısı tüketen teknolojiler; Membran kullananlar ve esas olarak elektrik enerjisi ile çalışan kişiler. İlk aile için örneğin “multiflash distilasyon”, “buhar sıkıştırma distilasyonu”ndan bahsedeceğiz; ikincisi için “ters ozmoz”, “nanofiltrasyon”, “elektrodiyaliz”.

Bu tekniklerin en büyük dezavantajı, çok karmaşık olmaları ve güçlü ve iyi dallanmış dağıtım altyapıları ile ilişkili önemli finansal veya teknik araçlara sahip olmayan ülkeler tarafından sağlanması imkansız olan ağır yatırımlar gerektirmeleridir.

Bu alanda daha ucuz çözümler sunmak mümkün müdür?

Flor yüklü su örneği

Florür, insan vücudunda çok küçük miktarlarda (~2 gram) bulunan bir eser elementtir. Düşük dozlarda diş çürüklerinin önlenmesinde oldukça faydalıdır; kalsiyum ve fosfor gibi kemiklerin mineralizasyonuna yardımcı olur.

Ancak florür dozu arttığında diş florozuna neden olabilir; ve çok yüksek dozlarda iskelet florozu. Bu iki hastalık, içme suyunun yüksek florür içeriğine sahip (diş florozu için 1,5 mgF-/L'den fazla ve kemik florozu için 4 mgF-/L'den fazla) yer altı sularından geldiği Afrika'da yaygındır.

Dental floroz, dişlerde beyaz lekelerin ortaya çıkmasına neden olur; kahverengileşmek için yaşla birlikte gelişirler, bu da dişlerin kireçlenmesine bile yol açabilir. Genellikle hidrotellürik kaynaklı florun yoğun kemik fiksasyonu ile karakterize edilen kemik florozu, eklemlerde tıkanıklıklara, hatta ciddi motor engellere neden olur.

Senegal'de yeraltı suyunun deflorlanması

Senegal'de, yerfıstığı havzasındaki su noktalarını iyileştirme ve güçlendirme projesinin bir parçası olarak yakın zamanda yeniden ziyaret edilen çok eski bir teknik, flor iyonlarının kalsine edilmiş kemikler üzerinde adsorpsiyon yoluyla sabitlenmesinden oluşur.

Bu havzadaki (Kaolack, Diourbel ve Fatick) yer altı suyu, genellikle 5 mg F-/L'den fazla olan yüksek florür içeriğiyle bilinir. Bu proje, aile defloridatörlerinin tasarımına ve üretimine yol açtı.

Onaylı mezbahalarda toplanan hayvan kemikleri, diğer malzemelerle (çakıl, kömür) bir araya getirilerek kalsine edilir, ezilir, elenir ve kolon haline getirilir. F- bakımından zengin kuyu suyu daha sonra bu kolondan geçer ve bu da kalsine kemiğin ince taneleri üzerinde adsorpsiyon yoluyla F-'nin iyi bir bölümünü sabitleyecektir.

Bu teknik, 1,5 ila 780 CFA frangı/m2500 maliyetle büyük miktarda suyun (flor konsantrasyonu <XNUMX mgF-/L) işlenmesini mümkün kılar.³ arıtılmış su miktarı (yani € 1,20/m³ 3,80 €/m³).

Ancak işleme sırasında gözlemlenen tat ve koku sorunları nedeniyle yaygın kullanımı mümkün olmamıştır.

En büyük şehirlerdeki bazı sabit kurulumlarla, yerel yetkililer tarafından şimdiye kadar tanıtılan ters ozmoz tekniğidir. Kuşkusuz, bu teknik daha kaliteli suya sahip olmayı mümkün kılıyor, ancak çok yüksek bir fiyata, yaklaşık 8 €/m²³ ; bu nüfus için son derece maliyetlidir.

Umut verici yeni bir süreç

içinde Paris-Est Kimya ve Malzeme Enstitüsü, başka bir teknik geliştirdik. Bu çok basit bir membran tekniğidir, erişilebilir ve sağlık açısından çok daha az risklidir, ancak maliyet fiyatı kireçlenmiş kemiklerde adsorpsiyona çok benzerdir.

Yandaki şekilde açıklanan bu tekniğe çapraz iyonik diyaliz denir. Sadece negatif iyonların geçmesine izin veren bir anyon değişim membranı (MEA) kullanılır. İki bölme arasına yerleştirilmiş ~150 µm kalınlığında özel bir polimer tabakasından oluşur; biri (F ile gösterilir) işlenecek su ile sağlanır, diğeri (C ile gösterilir), aynı sudan 5 g NaCl/L konsantrasyonunda pişirme tuzu (NaCl) ile zenginleştirilmiş bir çözelti içerir.

Konsantrasyon farklılıklarının etkisi altında, Clion'lar MEA'yı geçerler. Pozitif sodyum iyonları MEA'yı geçemediğinden, elektrik yüklerini dengelemek için F bölmesinden C'ye eşdeğer miktarda F-anyon geçmelidir.

Böylece, su F- bakımından tükenir ve içme suyundaki konsantrasyonu ~250 mgCl-/L'den az olduğu sürece vücut tarafından oldukça tolere edilen bir anyon olan Cl- bakımından zenginleşir (Avrupa Direktifi 98/83, 3 Kasım 1998 ).

F ve C bölmelerinin çözümlerini çok düşük bir akış hızında dolaştırmak için, akvaryum pompalarını etkinleştirmek için burada biraz düşük güçlü elektrik yeterlidir. Elektrik şebekesinin olmadığı durumlarda doğru akımla çalışan bu pompalara fotovoltaik paneller ile güç sağlanabilir. Ayrıca, arıtılacak suyun F bölmesine akmasını sağlamak için yerçekimini de kullanabiliriz.

Her gece otuz litre su

Yeniden yapılandırılmış su kullanılarak yapılan laboratuvar testleri çok kesin sonuçlar verdi ve proses parametrelerinin optimize edilmesini mümkün kıldı. Bu testler, A4 formatındaki bir pilot üzerinde gerçek su ile yapılan testlerle doğrulanır.

Bu format, yaklaşık on kişilik bir ailenin günlük tüketimine yetecek kadar, yani gecelik yaklaşık otuz litre su üretmeyi mümkün kılıyor. Önemli bir enerji harcaması olmadığı için maliyet fiyatı oldukça düşük kalmaktadır ve kullanılan membranın oldukça etkili olduğu kanıtlanmıştır.

Ancak, herhangi bir kurulumda olduğu gibi, iyonik diyalizör iki haftada bir bakım gerektirir. Bu, oldukça seyreltik sitrik asit veya sirke çözeltileriyle yıkamayı ve ardından soda veya kireçle yıkamayı içerir.

Teknik düzeyde tamamen hazır olan proje şu anda bu iyonik diyalizerleri kullanıcılara dağıtmak için fon beklemektedir.

---

Lasad Dammak, Malzeme Bilimi ve Proses Mühendisliği Profesörü, Paris-Doğu Créteil Val de Marne Üniversitesi (UPEC)

Bu makale şuradan yeniden yayınlandı: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumakorijinal makale.