据日本《产经新闻》5月31日报道,东京科学大学的研究团队发布一项技术,对液态金属(专家研究这种金属原本是为了实现核聚变发电)加以应用,可以高效地淡化海水并回收钠、镁等资源。日本利用这一技术,有望从海水中获取更多金属资源。研究团队的目标是,在今年内建成开展实证实验的工厂。
锡的熔点较低,为232摄氏度,且易与其他金属结合。在日常生活中,人们利用锡的这一性质进行焊接。此外,由于锡在高温下也不易蒸发,人们还开展了以下研究:将锡作为冷却材料,覆盖核聚变炉的重要设备,以免受到高温等离子体的影响。
另一方面,由于锡容易与其他金属发生反应,也会带来负面影响,即腐蚀构成设备的金属材料。由东京科学大学副教授近藤正聪等人组成的研究团队,一直致力于弄清腐蚀原理及应对方法。他们在研究过程中产生灵感,对锡的高反应性加以有效利用,将海水所含各种金属元素作为资源进行回收。如此一来,既节约能源又淡化海水,可谓一举两得。
传统的海水淡化技术会产生大量浓盐水。研究团队聚焦于浓盐水推进研究。
要将海水淡化,常用方法有两种:一种是“反渗透膜法”,即对海水施加压力,利用反渗透膜将盐分等物质和淡水分离;另一种是“蒸发法”,即加热海水使其蒸发,然后将水蒸气冷凝得到淡水。
据称,这两种方法产生的浓盐水量约为所获淡水量的1.5倍,全球每年产生的浓盐水量达50万亿升。
为避免对海洋环境造成影响,有必要对浓盐水进行稀释处理,这会产生一定的成本。
研究团队此次开发出了一种有效利用浓盐水的方法。
将锡加热至300摄氏度使其变为液态,然后在液体表面以喷雾形式喷洒浓盐水。此时,表面会产生水蒸气,从中可得到淡水。另一方面,浓盐水含有的微量金属元素会溶解到锡中。当锡冷却凝固后,钠、镁等金属就会析出。
每种金属的“溶解度”不同,即在一定温度的锡中能够溶解的浓度不同。如果缓慢冷却液态锡,则不同种类的金属会在不同的时间析出,因此可以分别回收。
实验结果已证实,钠、镁、钙、钾会分别析出。
近藤胸有成竹地表示:“我们可以从众人眼中的废弃物中提取有价值的物质,排出的废弃物几乎为零。”
海水含有各种浓度较低的金属。人们期待,利用这一技术能够从海水中获得镁等资源。今后,研究团队将继续推进研究,致力于从浓盐水中回收锂。这是对电动汽车和智能手机等而言不可或缺的材料。
该技术的优势在于,可以补充、完善现有海水淡化设备,推进新技术实用化。研究团队的目标是,在今年内完成试点工厂的建设,以验证在连续运行状态下回收资源的效果。
该技术不仅能够用于提取资源,还可用于去除有害物质。地下水砷污染是全球面临的课题,新技术有望解决这一难题。
此外,传统海水淡化技术存在的问题是,需要消耗大量能源用于加压或加热。
研究人员提出的构想还包括,直接利用太阳能让液态金属持续处于高温状态。如此一来,耗电量有望大幅降低。这项新技术不仅有助于实现碳中和目标,也可供水电短缺的发展中国家使用。(编译/马晓云)