L'acqua pulita è essenziale per la sopravvivenza umana. Tuttavia, meno del 3% dell'acqua dolce può essere utilizzata come acqua potabile. Secondo un rapporto pubblicato dall'Organizzazione meteorologica mondiale, c'è scarsità di acqua potabile per circa 1 miliardo di persone nel mondo, che dovrebbe salire a 1,4 miliardi entro il 2050.

La tecnologia di desalinizzazione dell'acqua di mare, che produce acqua dolce dall'acqua di mare, potrebbe risolvere il problema della scarsità d'acqua. Al Korea Institute of Science and Technology (KIST), un team di ricerca guidato dal Dr. Kyung Guen Song del Center for Water Cycle Research, ha sviluppato un modulo di distillazione a membrana ibrido che combina l'energia solare con le pompe di calore idrotermali per ridurre il consumo di energia termica durante il processo di dissalazione. I loro risultati sono pubblicati in Conversione e gestione dell'energia .

I metodi di osmosi inversa ed evaporazione sono processi di desalinizzazione dell'acqua di mare relativamente comuni; tuttavia, questi metodi possono funzionare solo a pressioni e temperature elevate. In confronto, il metodo di distillazione a membrana produce acqua dolce utilizzando la pressione di vapore generata dalla differenza di temperatura tra l'acqua grezza che scorre e l'acqua trattata separata da una membrana. Questo approccio ha il vantaggio di un basso consumo di energia, poiché l'acqua dolce può essere generata a pressioni di 0,2–0,8 bar, che è inferiore alla pressione atmosferica, e temperature di 50–60 ℃. Tuttavia, il funzionamento su larga scala richiede più energia termica. Pertanto, sono necessari studi di ricerca per ridurre l'uso di energia termica per operazioni commerciali.

La distillazione a membrana comporta il trasferimento simultaneo di massa e calore (energia). È suddiviso in una distillazione a membrana a contatto diretto (DCMD) e una distillazione a membrana a traferro (AGMD) in base alle modalità applicate al lato dell'acqua trattata della membrana per generare differenze di pressione del vapore, che sono la forza trainante. Per un'elevata fornitura di energia, la modalità di produzione dell'acqua mediante il contatto diretto dell'acqua grezza ad alta temperatura e dell'acqua trattata a bassa temperatura con la superficie della membrana (cioè, DCMD) è vantaggiosa. Al contrario, per una bassa fornitura di energia, l'efficienza è maggiore se il calore trasmesso (dispersione di calore) è ridotto da intercapedini d'aria, piuttosto che dal contatto diretto tra l'acqua grezza e l'acqua trattata. Pertanto, sono preferite le modalità che generano acqua condensando su una superficie fredda e che mantengono gli interstizi d'aria tra la membrana e la superficie di condensazione (cioè AGMD).

Il team di ricerca KIST ha sviluppato una tecnologia di desalinizzazione ibrida conducendo test in loco per un mese per confrontare le prestazioni e l'economia del sistema utilizzando l'energia solare e le pompe di calore idrotermali. Quando il sistema funzionava in parallelo con l'energia solare, la produzione è aumentata del 9,6% e il consumo di energia è stato ridotto del 30% rispetto al metodo di distillazione a membrana che utilizza solo pompe di calore idrotermali. Inoltre, il confronto del consumo di energia termica in funzione della presenza di energia solare ha mostrato che l'efficienza del processo dell'impianto di distillazione a membrana è aumentata fino al 17,5% quando l'energia solare è stata utilizzata come fonte di calore aggiuntiva.

Secondo il dottor Song, "La tecnologia di desalinizzazione ibrida che abbiamo sviluppato può essere considerata un metodo per fornire acqua ad alcuni complessi industriali e aree insulari che soffrono di scarsità d'acqua in quanto può ridurre il consumo di energia necessario per generare acqua dolce. Ci aspettiamo che questa tecnologia sia applicato a importanti impianti di approvvigionamento idrico in Medio Oriente e nel sud-est asiatico, dove la quantità annuale di radiazione solare è 1,5 volte quella della Corea".

Ha aggiunto:"La distillazione a membrana non è influenzata in modo significativo dalla qualità dell'acqua grezza, quindi sarà possibile fornire acqua potabile alle aree in cui la qualità dell'acqua grezza è stata fortemente contaminata a causa dell'inquinamento dell'acqua e alle aree in cui il rilevamento di metalli pesanti è elevato". + Esplora ulteriormente

Tecnologia di distillazione a membrana basata su energia solare che può raddoppiare la produzione di acqua potabile