Enerhiya
Solar-Powered Desalination – Pagsugpo sa Kakulangan ng Tubig para sa 2.2B na Tao
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Ang problema ng kakulangan sa tubig ay mas mapanghamong kaysa sa ating maiisip. Ayon sa datos na inilahad ng United Nations Environment Programme, halos 50 porsyento ng populasyon ng planeta, na katumbas ng halos 4 bilyong tao, ay nakakaranas ng kakulangan sa tubig nang hindi bababa sa isang buwan bawat taon.
Sa susunod na taon, pagsapit ng 2025, 1.8 bilyong tao ay malamang na harapin ang tinatawag ng Food and Agriculture Organization (FAO) na “absolute water scarcity.”
Ang pagharap sa ganitong napakalaki at laganap na problema ay nangangailangan ng mga makabagong solusyon, mga solusyong gumagamit ng hindi pa nasusuri o kulang pa ang pagsasaliksik na mga mapagkukunan.
Halimbawa, ang paglaban sa isyu ng kakulangan sa tubig ay maaaring gawing inuming tubig ang tubig-dagat, na isa sa pinakamabisang solusyon dahil sagana ang suplay ng tubig-dagat. Mas mainam kung ang proseso ay maaaring isagawa gamit ang renewable energy, tulad ng solar power.
Enerhiya-Epektibong Kagamitan para Gumawa ng Inuming Tubig mula sa Tubig-dagat
Ang pag-convert ng tubig-dagat sa sariwang inuming tubig ay nangangailangan ng desalination. Gayunpaman, ang kasalukuyang mga sistema ng desalination na nagpapapump ng tubig-dagat sa pamamagitan ng mga membrane upang paghiwalayin ang asin mula sa tubig ay hindi lamang kumukonsumo ng maraming enerhiya kundi pati na rin nagkakaroon ng pag-ipon ng asin sa ibabaw ng aparato. Dahil dito, nababara ang daloy ng tubig, na nagpapababa ng kahusayan. Ang mga pag-ipon ng asin na ito ay nagiging dahilan kung bakit hindi angkop ang mga makinang ito para sa patuloy na operasyon at nagiging magastos, na nangangailangan ng madalas na maintenance.
Isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa University of Waterloo ang nakabuo ng isang solution inspired by the water cycle of nature, na malaki ang inspirasyon mula sa paraan kung paano nagdadala ng tubig ang mga puno mula sa ugat patungo sa dahon.
Ayon kay Dr. Michael Tam, isang propesor sa Department of Chemical Engineering ng Waterloo:
“Ang inspirasyon namin ay nagmumula sa pagmamasid kung paano nagpapanatili ang kalikasan ng sarili nito at kung paano nag-evaporate at nagkondensa ang tubig sa kapaligiran.”
Sa dahilang ang mekanismo ay hango sa natural na water cycle, halos hindi ito nangangailangan ng malaking maintenance.
Ang proseso ay kinabibilangan ng isang engineered solution na nagpapasigla sa pag-evaporate ng tubig, nagdadala nito sa ibabaw, at nagkokondensa sa isang closed cycle. Ang resulta ay epektibong pag-iwas sa pag-ipon ng asin at pinahabang buhay ng aparato nang hindi nasasakripisyo ang kahusayan.
Ang karagdagang benepisyo ng aparato ay gumagamit ito ng renewable energy, na ginagawang energy-efficient ang aparato. Ito ay tumatakbo sa solar power at maaaring i-convert halos 93% ng araw sa enerhiya.
The efficiency is five times better compared to the current desalination systems available in the market, producing close to twenty liters of fresh water per square meter.
Kagiliw-giliw, ito ay katumbas ng dami ng tubig na inirerekomenda ng WHO para sa bawat tao araw-araw para sa pangunahing pag-inom at kalinisan.
Upang magamit nang mahusay ng aparato ang solar energy, ginamit ng mga mananaliksik ang base material na Nickel (Ni). Ang nickel foam foundation ay nilagyan ng conductive polymer coating at thermoresponsive pollen particles. Ang komposisyon ay nagpadali sa materyal na sumipsip ng sikat ng araw sa buong spectrum ng solar radiation.
Para sa pag-akyat ng tubig, isang manipis na patong ng maalat na tubig ang pinainit at dinadala. Katulad ito sa kung paano naglalakbay ang tubig sa natural na capillaries ng puno. Ang pag-evaporate ng tubig ay nagdudulot sa natitirang asin na bumaba sa ilalim ng aparato.
Ang kasimplihan ng solusyon ay ginagawa itong handa para sa mas malawak na pag-aampon. Ang portability nito ay nagsisiguro na magagamit ito sa mga remote na rehiyon, lalo na sa mga baybaying bansa at isla.
Habang binubuod ang kabuuang benepisyo ng solusyon, sinabi ni Dr. Yuning Li, isang propesor sa Department of Chemical Engineering ng Waterloo:
“Ang bagong aparatong ito ay hindi lamang epektibo kundi portable din, na ginagawang perpekto ito para magamit sa mga remote na rehiyon kung saan limitado ang access sa sariwang tubig.”
Upang higit pang ilahad ang mga posibleng benepisyo, sinabi ni Dr. Michael Tam ang sumusunod:
“Kung mapatunayan na matagumpay ang pagsusuri, ang teknolohiya ay maaaring patuloy na magbigay ng sariwang tubig sa mga baybaying komunidad at itaguyod ang mga layunin ng UN Sustainable Development goals tatlo, anim, sampu at labindalawa.”
Habang ang nabanggit na pananaliksik ay nagdulot ng malaking pag-asa sa komunidad ng siyensiya at mga taong nagtatrabaho para sa sustainable freshwater solutions, may iba pang mga mananaliksik na nagsusumikap din.
Sa susunod na bahagi, tatalakayin natin ang pag-develop ng isang portable desalination unit na iminungkahi ng mga mananaliksik ng MIT noong 2022.
Portable na Desalination Unit para Lumikha ng Malinaw, Malinis na Inuming Tubig
In Abril 2022, ang mga mananaliksik ng MIT ay nag-develop ng isang portable desalination unit na may timbang na mas mababa sa 10 kilogramo, halos kasing laki ng isang maleta. Maaari itong tumakbo gamit ang mas kaunting enerhiya kaysa sa kinakailangan para patakbuhin ang charger ng cellphone. Available para bilhin sa US$50, tulad ng aparatong tinalakay natin sa nakaraang bahagi, ito rin ay walang pangangailangan ng pagdaan ng tubig sa mga filter. Sa halip, gumagamit ito ng elektrikal na enerhiya upang alisin ang mga particle mula sa inuming tubig.
Teknik na Ion Concentration Polarization na Ginagawang Walang Filter ang Unit
Ang proseso, na resulta ng sampung taong pagsisikap ng mga mananaliksik, ay kinabibilangan ng pag-aaplay ng electrical field sa mga membrane na nakalagay sa itaas at ibaba ng water channel. Ang mga membrane ay maaaring itaboy ang positibo o negatibong charged na mga particle, kabilang ang mga molekula ng asin, bakterya at virus, habang dumadaloy ang tubig sa kanilang tabi. Ang proseso ay makakatulong na alisin ang parehong dissolved at suspended solids.
Ang mga mananaliksik, sa pagbuo ng kanilang solusyon, ay maingat na gumamit ng pinakamahuhusay na kasalukuyang teknolohiya, kabilang ang machine learning. Napatunayan ng machine learning na epektibo sa paghahanap ng perpektong kombinasyon ng ICP at electrodialysis modules dahil ang proseso ay binubuo ng anim na modules sa kabuuan.
Isinasaalang-alang din ng mga mananaliksik na ang mga aparatong tulad nito, na magiging epektibo lamang kung maraming gumagamit ang mag-aampon, ay dapat madaling at simpleng gamitin. Kaya’t maaari itong ilunsad na may isang pindutan lamang para sa awtomatikong desalination at purification.
Maaari rin nitong ipaalam sa mga gumagamit kapag ang antas ng salinidad at bilang ng mga particle ay bumaba sa isang tiyak na tolerable threshold. Upang gawing simple at intuitive ang pagbasa ng data, nag-alok ang mga mananaliksik ng isang smartphone app na kayang kontrolin ang unit nang wireless at iulat ang lahat ng magagamit na data tungkol sa konsumo ng enerhiya at salinidad ng tubig sa real-time.
Pinondohan, sa bahagi, ng DEVCOM Soldier Center, ang Abdul Latif Jameel Water and Food Systems Lab (J-WAFS), ang Experimental AI Postdoc Fellowship Program ng Northeastern University, at ang Roux AI Institute, nagbigay ang pananaliksik ng kasiya-siyang resulta.
Inilabas ng mga mananaliksik ang solusyon mula sa laboratoryo at sinubukan ito sa Carson Beach ng Boston. Ang nabuong tubig ay lumagpas sa mga alituntunin ng World Health Organization sa kalidad sa pamamagitan ng pagbawas ng bilang ng suspended solids ng hindi bababa sa factor na 10, habang ang prototype ay nag-generate ng inuming tubig sa rate na 0.3 litro kada oras, na nangangailangan lamang ng 20 watt-hours kada litro.
Sa paglalatag ng kahalagahan ng eksperimento, sinabi ng senior author na si Jongyoon Han, isang propesor ng electrical engineering at computer science at ng biological engineering at miyembro ng Research Laboratory of Electronics (RLE), ang sumusunod:
“Ito talaga ang culmination ng 10-taong paglalakbay na ginagawa ko at ng aking grupo. Nagtrabaho kami ng maraming taon sa physics sa likod ng mga indibidwal na proseso ng desalination, ngunit ang pagdadala ng lahat ng mga pag-unlad na iyon sa isang kahon, paggawa ng isang sistema, at pagpapakita nito sa karagatan, ay isang napakahalagang at rewarding na karanasan para sa akin.”
Habang ang mga mananaliksik sa unibersidad ay masigasig na nakikibahagi sa dakilang layuning ito, may ilang kumpanya na sumabak na sa trabaho ng desalination ng tubig. Ang kanilang kontribusyon ay kasinghalaga dahil ang malawakang pag-aampon ay nangangailangan ng mga solusyon na nasusukat sa komersyal na sukat.
Sa mga susunod na bahagi, titingnan natin ang ilang kumpanya.
#1. Consolidated Water Co. Ltd. (NASDAQ: CWCO)
Ang kumpanya ay may handang engineering services upang bigyan ng kapangyarihan ang kanilang mga kliyente sa kumpletong disenyo-paggawa ng Sea Water Reverse Osmosis desalination systems. Ang kumpanya ay sumasaklaw sa buong service cycle na kinabibilangan ng installation, expansion, o retrofit.
Ang kumpanya, na nakalista at nakakalakal sa Nasdaq, ay nagsasagawa ng pamamahala, engineering, at construction services para sa desalination sa pamamagitan ng DesalCo, kinikilala ng mga supplier bilang Original Equipment Manufacturer (OEM) ng mga reverse osmosis seawater desalination plants para sa Kumpanya.
Sa teknolohikal na aspeto, kinikilala ng kumpanya ang dalawang pangunahing pamamaraan para sa desalination:
(i) Thermal distillation
(ii) Membrane separation.
Mas pinipili ng kumpanya ang huli dahil sa mas mababang gastos sa enerhiya. Ang kumpanya ay nag-deploy ng reverse Osmosis membrane separation para sa brackish at seawater desalination. Ito ay isang fluid separation process kung saan ang saline water ay pinipiga, at ang sariwang tubig ay napaghihiwalay mula sa saline sa pamamagitan ng pagdaan sa isang semipermeable membrane na tumatanggi sa mga asin.
Ang Seawater Reverse Osmosis plant ng Consolidated Water (CWCO ) ay nakabase sa Nassau, New Providence, Commonwealth of the Bahamas. Inilunsad noong Hulyo 2006, ang planta ay may operating capacity na magproseso ng 12 milyong US gallons ng tubig bawat araw.
Noong 2023, natapos ng kumpanya ang pagkuha ng natitirang 39% ownership ng PERC Water Corporation (“PERC”) upang maging 100% na may-ari ng subsidiary na ito, na nagdidisenyo, nagtatayo, nagpapatakbo, at namamahala ng mga pasilidad ng water infrastructure sa Southwest U.S.
Sa parehong taon, ang PERC ay nanalo ng bagong kontrata na $204 milyon para magdisenyo, magtayo, at magpatakbo ng bagong desalination facility sa Honolulu, Hawaii.
Ang retail operations ng kumpanya sa Cayman Islands ay gumagawa ng inuming tubig sa tatlong seawater reverse osmosis desalination plants sa Grand Cayman na matatagpuan sa kanilang Abel Castillo Water Works (“ACWW”) at West Bay sites.
Ang kasalukuyang kabuuang production capacity ng dalawang planta na matatagpuan sa ACWW ay 3.0 milyong galon ng tubig bawat araw. Ang production capacity ng West Bay plant ay 1,000,000 galon ng tubig bawat araw.
CWCO Tsart ng Presyo
Noong 2023, kumita ang kumpanya ng revenue na US$180.2 milyon, isang malaking pagtaas mula sa revenue nitong US$94.1 milyon noong 2022. Nakapagtala ang kumpanya ng record net income at earnings per share mula sa continuing operations na $30.7 milyon at $1.93, ayon sa pagkakasunod. Ang presyo ng common stock ng kumpanya ay umabot sa all-time high na US$38.29 noong Nobyembre 2023.
#2. Veolia
Ang kumpanya ay nakikita ang desalination bilang isang pangunahing solusyon upang labanan ang kakulangan sa tubig. Inaangkin nilang nakapagtayo ng daan-daang desalination plants at systems sa buong mundo, na nagpoprodyus ng freshwater para sa parehong municipal at industrial na pangangailangan. Ang pinakabagong flagship projects ng kumpanya ay kinabibilangan ng Al Dur 2 plant sa Bahrain, Rabigh 3 plant sa Saudi Arabia, at Umm Al Quwain IWP plant sa UAE.
Mula pa noong 2007, ang kumpanya ay responsable sa pagtatayo at pagpapatakbo ng seawater reverse osmosis plant ng Sur, kasama ang Oman Power and Water Procurement Company (OPWP). Ang pasilidad ay nagbibigay ng inuming tubig sa mahigit 600,000 katao. Ang Veolia ay nagtatayo rin ng desalination facilities para sa pang-industriyang pangangailangan.
Ang proprietary Barrel technology ng Veolia ay isang ligtas, compact, at digital RO desalination system na may plug-and-play approach na tumutulong na masiguro ang mabilis na iskedyul habang ang mga embedded digital sensors nito ay nagtitiyak ng epektibong remote monitoring.
Ang Veolia, bukod sa mga direktang solusyon sa desalination, ay tumutulong din sa kanilang mga kliyente sa pamamagitan ng kombinasyon ng digital tools at expertise na nagpapasmart, ligtas, at mas sustainable na mga proseso.
Ang installed base services portfolio nito ay nag-aalok ng customized water treatment services na iniayon sa eksaktong pangangailangan ng kliyente. Ang mobile water services ng Veolia ay nag-aalok ng rental assets na sumusuporta at tumutulong sa operasyon ng site ng kliyente para sa pansamantala at pangmatagalang pangangailangan sa water treatment. Sa huli, sa ilalim ng water treatment chemical programs wing, ang kumpanya ay nag-aalok ng water hygiene at HYDREX chemical solutions na tumutulong mapabuti ang performance ng utility at water treatment equipment.
Ang Veolia (OTC: VEOVY) shares ay nakalista sa over-the-counter (OTC) market. Sa unang kalahati ng 2024, ang kumpanya ay nagrehistro ng revenue na 22.141 bilyong Euro, bahagyang pagbaba mula sa H1 2023 revenue na 22.755 bilyong Euro. Mula sa 22.141 bilyong ito, halos 8.8 bilyong Euro ay nagmula sa business division na naglilingkod sa pangangailangan ng tubig. Ang natitirang dalawa ay nauukol sa waste at energy.
Ang Lumalaking Kahalagahan ng Desalination
Malaking bahagi ng tubig ay nagmumula na sa desalination. Ayon sa datos na inilahad ng International Desalination Association, ang kabuuang kontratang kapasidad ng desalination ay ngayon lumagpas na sa 100 milyong m3/d at halos 60% ng desalination ay nakalaan para sa konsumo ng tao. Ayon sa mga pagtatantiya, humigit-kumulang 300 milyong tao ang umaasa sa prosesong ito para sa kanilang pang-araw-araw na paggamit ng tubig. Ang mga bansa tulad ng Kuwait ay halos 100% ng kanilang paggamit ng sariwang tubig ay nanggagaling sa desalination.
Gayunpaman, ang mga proyekto ng desalination ay hindi pa pantay-pantay na naipamahagi sa buong mundo. Ang mga rehiyon ng Middle East at North America ay sabay-sabay na kumakatawan sa higit sa 70% ng kapasidad ng desalination sa mundo. Mula sa 70% na ito, ang Middle East lamang ay kumakatawan sa higit sa 53%.
Ang datos ay nagpapakita rin na may higit sa 21,000 seawater desalination plants noong 2022, na may pang-araw-araw na global production na 99 milyong m3/ng araw ng desalinated water. Gayunpaman, ang dami ng produksyon na ito ay nagreresulta rin sa higit sa 150 milyong m3/ng araw ng brine byproduct. Ang brine ay bahagyang concentrated seawater na itinatapon ng mga desalination plants pabalik sa dagat. Ang salt content ng brine ay humigit-kumulang 60g/l para sa seawater na 40g/l, habang ang temperatura ng brine reject ay bahagyang mas mataas kaysa sa seawater – ilang degree Celsius.
Ang hinaharap na pananaliksik ay kailangang maglaan ng oras at resources sa paghahanap ng mga paraan na mas environment-friendly. Ang paggamit ng solar power sa pagpapatakbo ng mga planta ay makatutulong na mabawasan nang malaki ang carbon footprint ng mga pasilidad na ito. Gayunpaman, dapat tiyakin ng hinaharap na pananaliksik na halos lahat ng input na seawater ay ma-convert sa sariwang inuming tubig. Ito ay magtitiyak na walang mapanganib na rejection na lumalabas bilang by-product.
Ang matagumpay na mga mekanismo ng transportasyon at distribusyon ay magtitiyak na ang tubig na ito ay makakarating lampas sa mga bansa na nasa baybayin at maaabot ang mga tuyong, disyertong rehiyon na walang makabuluhang pinagkukunan ng inuming tubig malapit.
