廃塩水を資源に変える

業界では、プロセス排水の削減、水使用量の抑制、そして廃棄物を原材料として再考することが求められています。

電気化学的塩分解はこの課題に対処する技術です。この技術は、使用済み塩水に溶解した塩分を分離し、それらを酸、塩基、および再利用可能な水に変換することで、より循環型の生産モデルを実現します。

エネルギー転換、水不足、そして循環型経済の目標により、かつては「処分コスト」と見なされていた廃水から、現在では「価値化すべき資源の流れ」と見なされる塩水排水へと、注目が集まっています。

産業施設にとって、これは塩分を含む廃水をより効率的に処理し、新しい試薬の使用を削減し、排出による環境への影響を低減することを意味します。

脱塩、あるいは電気化学的塩分除去とも呼ばれる「塩分分離」は、電力を用いて水溶液から塩分を分離する技術です。

その結果、より清浄な水が得られるだけでなく、このプロセスによって酸や塩基を再生し、生産サイクルで再利用することも可能になります。

閉ループシステムでは、使用済み塩水が、現場での再利用可能な酸や塩基の製造の原料となります。これにより、試薬や水の使用量を大幅に削減できるだけでなく、大量の汚染廃水を処分する必要も大幅に減らすことができます。

塩の分離の価値は、以下の3つの成果の組み合わせにあります：

• 本来であれば処理または処分しなければならなかった使用済み塩水から、酸や塩基を回収すること。

• 再利用可能な水の生成により、取水量を削減できること。

• 廃棄塩をプロセスの原料に変えることで、廃棄物と排出物を削減できること。

このプロセスは、電極が食塩水に浸漬された電気化学セルに基づいています。電流を流すと水の電気分解が始まり、陽極では酸素とプロトンが生成され、陰極では水素と水酸化物イオンが生成されます。

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ (陽極)

2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻ (陰極)

同時に、電界によってイオンは反対の電荷を持つ電極に向かって移動します。陰イオンは陽極に向かって移動し、そこでH⁺プロトンと遭遇し、陽イオンは陰極に向かって移動し、そこでOH⁻水酸化イオンと相互作用します。

まさにこの選択的な移動によって分離が可能になります。塩イオンは別々の区画へと導かれ、処理された水は中央領域に残り、これら3つの流れを別々に回収することができます。

イオン選択性膜と水分解反応により、塩分解技術では、硫酸ナトリウムや硫酸リチウムなどの塩を、水酸化ナトリウムや水酸化リチウム、硫酸といったそれぞれの塩基や酸に変換することができます。

これにより、リチウムの精製やリサイクルからプロセス化学、塩水処理、さらには酸や塩基を試薬として使用する生産サイクルに至るまで、塩水副産物が頻繁に発生する分野において、具体的な可能性が開かれます。

塩分解は単なる処理技術にとどまらず、持続可能性と競争力戦略の不可欠な要素として、使用済み塩水の管理を見直す機会でもあります。水、酸、塩基を回収することは、排出量の削減、プロセス効率の向上、そしてプラント内にすでに存在する物質から価値を創出することを意味します。

循環型経済を取り入れる企業にとって、問題はもはや「この廃液をどのように処理するか」ではなく、「そこからどれだけの価値を回収できるか」へと変わっています。

電気化学的塩分解は、この問いに対する具体的な答えを提供します。