[미국] 컬럼비아대 연구진, 새 담수화 기술 밝혀

미국 컬럼비아대학 지구환경공학과 응아이 인 입(Ngai Yin Yip) 교수가 이끄는 연구진이 TSSE(Temperature Swing Solvent Extraction)라 불리는, 바닷물이나 폐수에서 염분을 제거하여 마실 수 있는 물을 만드는 기술을 개발했다고 밝혔다. 

Yip 교수에 따르면 고염도 염수(hypersaline brines)는 막(역삼투압) 또는 증발(증류)에 의해 탈염 처리된다. 그러나 각 접근에는 한계가 있다. 역삼투압 방법은 소금물의 양에 따라 역삼투 규모로 적용되는 압력 때문에 고염도 염수에 효과적이지 않다. 고염도 염수는 매우 높은 압력을 필요로 한다. 염수를 증발시키는 증류 기술은 매우 에너지 집약적이다.

연구진은 TSSE가 염분 농도가 높은 염수를 최대 7배의 해수 농도까지 담수할 수 있다고 주장한다. 이는 해수담수화의 가장 대표적인 방법인 역삼투압보다 훨씬 좋으며 바닷물 염분 농도의 약 2배를 처리할 수 있다.

Yip 교수팀은 화학 공정에서 광범위하게 사용되는 분리방법인 용매 추출(solvent extraction)을 연구하고 있다. 상대적으로 저렴하고 간단하고 효과적인 이 분리기술은 정밀 유기 화합물의 생산, 천연 제품의 정제 및 유가 금속 착물의 추출을 포함하여 광범위한 산업에서 사용된다.

TSSE는 염분 공급 물에서 염분에 대한 물의 선택적 추출을 위해 온도 의존성 수용성을 갖는 저 극성 용매를 사용한다. 이는 막이 없어 물의 증발에 기반을 두지 않기 때문에 보다 전통적인 방법을 제한하는 기술적 제약을 피할 수 있다.

중요한 것은 TSSE가 저온(<70 C)에 의해 구동된다 것이다. 이 연구에서 TSSE는 해수담수화의 표준인 역삼투압에 필적하는 소금의 98.4%를 제거했다. 연구 결과는 또한 과염소산 염수의 높은 수분 회수율(> 50%)을 보여 주었으며 현재의 해수담수화 운영과 유사하다. 그러나 TSSE와는 달리 역삼투압은 과량의 염수를 처리할 수 없다.

연구팀은 온라인 저널인 『Environmental Science & Technology Letters』에 연구결과를 게재했다. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.9b00182에서 확인할 수 있다.

[출처 = Water. desalination+reuse(https://www.desalination.biz/news/2/Researchers-report-new-desalination-technique-for-hypersaline-brines/9233/) / 2019년 5월 9일]