Las centrales eléctricas extraen más agua dulce que cualquier otro consumidor en los Estados Unidos, lo que representa más del 50 por ciento del uso de agua dulce de la nación a aproximadamente 500 mil millones de galones por día.
Para ayudar a ahorrar esta agua, los investigadores de Sandia National Laboratories han desarrollado un nuevo filtro de sílice para aguas de enfriamiento de plantas de energía que disminuye la cantidad de plantas de agua dulce que consumen al aumentar la cantidad de veces que el agua de la torre de enfriamiento puede reutilizarse y reciclarse.
"Tenemos una cantidad limitada de agua en este país para todo, desde agua potable hasta cría de ganado, y la población mundial y la demanda están creciendo", dijo el geoquímico de Sandia, Pat Brady. "Si puede reciclar el agua que se utiliza en el poderplantas, libera mucha más agua para uso doméstico y personal "
Si bien las plantas de energía ya reciclan el agua dulce, la cantidad de sílice que se acumula con cada ciclo puede limitar la cantidad de sílice que se acumula con cada ciclo. La sílice es una sustancia común que ocurre naturalmente en el agua dulce con solubilidad limitada, y espropenso a formar escamas en turbinas, calderas, intercambiadores de calor, tuberías de transferencia y otros equipos. Esta acumulación es problemática porque puede interrumpir la función del equipo y es costosa de prevenir. El costo para tratar y reciclar el agua utilizada en las centrales eléctricas se estima en 1.5a 2 veces el costo del agua dulce, a menudo debido al alto precio de los métodos actuales de eliminación de sílice.
"Cuando tiene acumulación de sílice, la transferencia de calor es un problema, la obstrucción es un problema y la corrosión es un problema", dijo la química de Sandia, Tina Nenoff. "Por lo tanto, nuestro proyecto se centró en encontrar un material y un proceso rentables y energéticamente eficientes".para eliminar la sílice del agua industrial "
Los investigadores de los Laboratorios Nacionales Sandia, de izquierda a derecha, Tina Nenoff y Pat Brady y el ex postdoctorado Koroush Sasan estudiaron cómo la hidrotalcita puede filtrar la sílice del agua de la torre de enfriamiento en las centrales eléctricas.
Eliminación de sílice con un filtro especial
Nenoff había trabajado con hidrotalcita, un material en capas hecho de hidróxido de aluminio, desde principios de la década de 2000, cuando estudiaba métodos para la desalinización de bajo costo, y pensó que el material podría ser un filtro eficaz para la sílice.
En un proyecto de investigación y desarrollo dirigido por el laboratorio de dos años, Nenoff, Brady y su equipo de investigación crearon filtros especiales, gránulos y polvos hechos de hidrotalcita para estudiar la capacidad del material para filtrar sílice. Como se documenta en un artículo reciente en el Diario de Ingeniería de Procesos de Residuos descubrieron que la hidrotalcita podría eliminar aproximadamente el 90 por ciento de la sílice acumulada en el agua reciclada y reutilizarse durante cinco o más ciclos. Esta capacidad de reutilizar el filtro y reciclar el agua de la torre de enfriamiento podría ahorrar dinero y recursos naturales.
"Imagine gránulos de hidrotalcita o un polvo como el que se encuentra en un filtro de agua potable", dijo Nenoff. "El agua fluye a través o sobre el material durante el proceso de filtración, y la sílice del agua cristaliza y permanece en el filtromientras sale agua más limpia "
El equipo de investigación diseñó el material de hidrotalcita que se utilizará para filtrar el agua de la torre de enfriamiento en las centrales eléctricas. Durante el proceso de enfriamiento, parte del agua se evapora y los minerales en el agua, incluida la sílice, se acumulan con cada ciclo.
"Cuando calienta el agua y parte de ella se evapora, la sílice y otros materiales en el agua se vuelven más concentrados", dijo Brady. "En este momento, es posible que pueda usar el agua durante algunos ciclos antes de que se convierta en agua".demasiado concentrado, pero apuntamos a 10 o más ciclos para que las plantas de energía puedan reducir el consumo de agua ".
Del laboratorio a la aplicación del mundo real
Además de estudiar el material y su efectividad, el equipo quería determinar cómo ampliar mejor el nuevo material de filtración para que fuera viable para operaciones a gran escala en plantas de energía. Estudiantes en el departamento de ingeniería civil de la Universidad de Nuevo México, trabajando bajo la dirección del profesor Kerry Howe, realizó un análisis a escala del material, y los investigadores del sitio de Sandia en Livermore, California, realizaron un análisis tecnoeconómico para estimar el ahorro de costos y energía para aplicaciones del mundo real.
"Las medidas que hacemos aquí son en vasos de precipitados del tamaño de una taza de café, pero cuando estás en una instalación como una planta de energía que usa un millón de galones por día, quieres saber si la hidrotalcita será efectiva a ese nivel", Dijo Brady.
El equipo de investigación utilizó el enfoque multidisciplinario y los análisis para guiar sus experimentos a fin de encontrar el mejor tratamiento de la hidrotalcita para un uso industrial eficiente en costos y energía.
"Gran parte de la industria ya tendrá un proceso de eliminación de sílice que funciona, pero puede que no funcione bien", dijo Nenoff. "Como resultado de este proyecto, podremos darles un costo estimado y energíaahorros e incluso un ahorro proyectado de por vida que la hidrotalcita podría proporcionar sobre su método actual. Ese tipo de modelado y análisis proporciona más incentivos para correr el riesgo de implementar un nuevo método ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Sandia National Laboratories . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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