ແນວໂນ້ມຂອງຕະຫຼາດໃດທີ່ສົ່ງຜົນຕໍ່ການພັດທະນາອຸດສາຫະກຳການຜະລິດເມັມເບຣນ RO

ການຂາດແຄນນ້ຳທົ່ວໂລກທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ ແລະ ຄວາມຕ້ອງການເມັມເບຣນ RO ທີ່ຖືກຂັບເຄື່ອນຈາກປັດໄຈດ້ານດິນຟ້າອາກາດ

ຕົວຊີ້ວັດຄວາມເຄັ່ງຕຶງດ້ານນ້ຳໃນແຕ່ລະເຂດທີ່ກຳລັງເຮັງໃຫ້ເກີດໂຄງການການເອົາເງິນເກີນ (desalination) ໃນເຂດເມືອງ ແລະ ໂຄງການນຳໃຊ້ຄືນໃໝ່ໃນອຸດສາຫະກຳ

ການຂາດແຄນນ້ຳບໍ່ໄດ້ເປັນພຽງການທຳນາຍທີ່ຢູ່ຫ່າງไกลອີກຕໍ່ໄປ—ມັນແມ່ນຄວາມຈິງທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນປັດຈຸບັນສຳລັບປະຊາກອນສອງພັນລ້ານຄົນທີ່ອາໄສຢູ່ໃນປະເທດທີ່ມີອຸປະทานນ້ຳບໍ່ພຽງພໍ (UNICEF, 2023). ກ່ອນປີ 2040, ມີການຄາດຄະເນວ່າເດັກນ້ອຍ 25% ຂອງໂລກຈະປະເຊີນກັບບັນຫາການຂາດແຄນນ້ຳຢ່າງຮຸນແຮງ. ສະພາບການເຫຼົ່ານີ້ກຳລັງເຮັດໃຫ້ເມືອງຕ່າງໆເລີ່ມເລີງໂຄງການການກຳຈັດເຄື່ອງເຄືອນເກືອ: ສະຫະພັນນ້ຳສາກົນ (IWA) ຄາດຄະເນວ່າຕະຫຼາດການກຳຈັດເຄື່ອງເຄືອນເກືອທົ່ວໂລກຈະບັນລຸ 31.3 ຕື້ໂດລາສະຫະລັດໃນປີ 2025, ໂດຍເຕັກໂນໂລຊີເມັມເບຣນການຜ່ານກົງກັນຂ້າມ (RO) ຈະເປັນພື້ນຖານສຳລັບສ່ວນຫຼາຍຂອງສະຖານທີ່ໃໝ່.

ໃນເວລາດຽວກັນ, ການນຳໃຊ້ນ້ຳອຸດສາຫະກຳຄືນໃໝ່ກຳລັງເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງໄວວາ ເນື່ອງຈາກການປັບປຸງຂໍ້ບັງຄັບກ່ຽວກັບການປ່ອຍນ້ຳເສຍທີ່ເຂັ້ມງວດຂຶ້ນ ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍດ້ານນ້ຳທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ ເຮັດໃຫ້ຜູ້ຜະລິດຕ້ອງປິ່ນປົວ ແລະ ນຳໃຊ້ນ້ຳຂະບວນການຄືນໃໝ່. ລະບົບ RO—ທີ່ຖືກເຄົາລົບເນື່ອງຈາກປະສິດທິພາບສູງໃນການຕ້ານເກືອ ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການຈັດການນ້ຳເສຍທີ່ມີຄວາມສັບສົນ—ເປັນສ່ວນສຳຄັນຫຼາຍໃນຄວາມພະຍາຍາມເຫຼົ່ານີ້. ຕົວຢ່າງເຊັ່ນ ໃນເຂດທີ່ມີຄວາມເຄັ່ງຕຶງດ້ານນ້ຳຂອງເອເຊຍ, ສວນອຸດສາຫະກຳກຳລັງຕິດຕັ້ງລະບົບການປ່ອຍນ້ຳເສຍເປັນ»ສູນ» (ZLD) ທີ່ອີງໃສ່ RO ໃນຫຼາຍຂັ້ນຕອນເພື່ອດຶງເອົານ້ຳເສຍຄືນໄດ້ເຖິງ 95%.

ຕົວຊີ້ວັດຄວາມເຄັ່ງຕຶງດ້ານນ້ຳໃນແຕ່ລະເຂດ—ລວມທັງດັດຊະນີການຂຸດຄົ້ນນ້ຳຂອງສະຫະປະຊາຊາດ (WEI+) ໃນເອີໂຣບເໜືອ ແລະ ອັດຕາການຫຼຸດລົງຂອງນ້ຳບໍ່ໃຕ້ດິນທີ່ຖືກບັນທຶກໄວ້ທົ່ວເຂດເຄື່ອງເຕືອງກາງ—ມີຄວາມສຳພັນໂດຍກົງກັບການປະກາດໂຄງການໃໝ່ໆ ດ້ານການເກັບເຄື່ອງເຕືອງ ແລະ ການນຳໃຊ້ຄືນໃໝ່. ຄວາມສອດຄ່ອງນີ້ຢືນຢັນວ່າເມັມເບີນ RO ແມ່ນເປັນສ່ວນປະກອບພື້ນຖານຂອງໂຄງສ້າງພື້ນຖານ—ບໍ່ແມ່ນພຽງແຕ່ສ່ວນປະກອບດ້ານການປິ່ນປົວເທົ່ານັ້ນ—ໃນການວາງແຜນນ້ຳທີ່ມີຄວາມຍືນຍົງຕໍ່ອາກາດ.

ຄວາມປ່ຽນແປງຂອງອາກາດກຳລັງເຮັດໃຫ້ຄວາມຕ້ອງການເມັມເບີນ RO ທີ່ໃຫ້ຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ ແລະ ມີປະສິດທິພາບສູງໃນການຕ້ານເກືອເພີ່ມຂຶ້ນ

ການປ່ຽນແປງດິນຟ້າອາກາດກຳລັງເຮັດໃຫ້ຄວາມປັ່ນປວນຂອງຊັບພະຍາກອນນ້ຳເພີ່ມຂຶ້ນ ໂດຍສາເຫດຈາກໄລຍະເວລາທີ່ແຫ້ງແລ້ງຍາວນານຂຶ້ນ ແລະ ຝົນຕົກທີ່ບໍ່ສະເໝີພາກ ເຊິ່ງກຳລັງຮີດຮາຍຕໍ່ຄວາມພ້ອມໃນການເຂົ້າເຖິງນ້ຳດິບ ແລະ ຄຸນນະພາບຂອງມັນຢ່າງເລື່ອຍໆ. ການປະໂຫຍດນ້ຳທີ່ເປັນທາງເລືອກ—ເຊັ່ນ: ນ້ຳຝົງທີ່ມີເກືອປະນົງສູງ ແລະ ນ້ຳທະເລ—ກຳລັງຖືກນຳໃຊ້ຫຼາຍຂຶ້ນ, ໂດຍຕ້ອງໃຊ້ລະບົບ RO ທີ່ມີອັດຕາການກັກກັນສູງ ເພື່ອຜະລິດນ້ຳດື່ມທີ່ມີຄຸນນະພາບຕາມມາດຕະຖານສຸຂະພາບທີ່ເຂັ້ມງວດ.

ເພື່ອຮັບມືກັບຄວາມທ້າທາຍນີ້, ເຄມີຂອງເມັມເບຣນ ແລະ ການອອກແບບຂອງໝວດເມັມເບຣນກຳລັງພັດທະນາຢ່າງໄວວາ. ເມັມເບຣນປະເພດ Thin-film composite (TFC) ທີ່ມີຄວາມສາມາດກັກກັນເກືອໄດ້ດີຂຶ້ນ (>99.7%) ແລະ ຕ້ານການເກີດການອຸດຕັນໄດ້ດີຂຶ້ນ ປັດຈຸບັນຖືກກຳນົດໃຊ້ຢ່າງທົ່ວໄປເພື່ອຮັກສາປະສິດທິພາບໃນສະພາບທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງທັງໝົດຂອງເກືອ ແລະ ສານອິນີເລີກເພີ່ມຂຶ້ນໃນໄລຍະເວລາແຫ້ງແລ້ງ. ການວາງແຜນສິ່ງອຳນວຍຄວາມສະດວກທີ່ມີຄວາມຍືນຍົງຕໍ່ການປ່ຽນແປງດິນຟ້າອາກາດຍັງປະກອບດ້ວຍການບູລະນາການລະບົບ RO ກັບການຕິດຕາມຈາກໄລຍະໄກ ແລະ ລະບົບຄວບຄຸມທີ່ສາມາດປັບຕົວໄດ້—ເພື່ອໃຫ້ສາມາດຕອບສະໜອງຕໍ່ສະພາບການປ້ອນນ້ຳທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ທັນທີ.

ເມື່ອເຫດການດິນຟ້າອາກາດທີ່ຮຸນແຮງຂຶ້ນ ການຈັດສົ່ງນ້ຳທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໄດ້ກາຍເປັນສິ່ງທີ່ບໍ່ສາມາດເຈລະຈາໄດ້. ຄວາມຈຳເປັນນີ້ກຳລັງເຮັງໃຫ້ຄວາມຕ້ອງການເພີ່ມຂຶ້ນຕໍ່ເມັມເບຣນ RO ທີ່ມີຄວາມໝັ້ນຄາງສູງ ແລະ ມີປະສິດທິຜົນໃນການກັ້ນນ້ຳໄດ້ດີ ເຊິ່ງຖືກອອກແບບມາເພື່ອຄວາມເຊື່ອຖືໄດ້ໃນໄລຍະຍາວ ບໍ່ແມ່ນພຽງແຕ່ປະສິດທິຜົນສູງສຸດໃນຫ້ອງທົດລອງເທົ່ານັ້ນ.

ຂໍ້ບັງຄັບທາງດ້ານກົດໝາຍທີ່ເຮັງໃຫ້ການນຳໃຊ້ ແລະ ການກຳນົດຂໍ້ກຳນົດຂອງເມັມເບຣນ RO

ກົດໝາຍຂອງສະຫະປະຊາຊາດເອີຣົບ (EU) ວ່າດ້ວຍການນຳໃຊ້ນ້ຳຄືນ ແລະ ນະໂຍບາຍຂອງສະຫະລັດອາເມລິກາ ກ່ຽວກັບການຟື້ນຟູສານ PFAS ກຳລັງເຮັງໃຫ້ມີການຍົກສູງຂໍ້ກຳນົດດ້ານປະສິດທິຜົນຂອງເມັມເບຣນ RO

ກົດໝາຍຂອງສະຫະປະຊາຊາດເອີຣົບ ວ່າດ້ວຍການນຳໃຊ້ນ້ຳຄືນ (2020/741) ກຳນົດຄຸນນະພາບທີ່ເຂັ້ມງວດສຳລັບນ້ຳທີ່ຖືກຟື້ນຟູຄືນ, ໂດຍຕ້ອງການໃຫ້ການກຳຈັດເຊື້ອເຊີ້ນແລະສານເປື້ອນທີ່ມີຂະໜາດນ້ອຍຫຼາຍໆ ເຖິງຂັ້ນເກືອບທັງໝົດ—ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກົາະຕຳ່ສຸດທີ່ຍອມຮັບໄດ້ສຳລັບເມັມເບີຣັນ RO ສູງຂຶ້ນ. ໃນທາງດຽວກັນ, ແຜນດຳເນີນງານດ້ານ PFAS ຂອງ ອີເປີເອ (EPA) ຂອງສະຫະລັດອາເມລິກາ ກຳນົດຂອບເຂດທີ່ບັງຄັບໃຊ້ໄດ້ສຳລັບສານເປື້ອນ per- ແລະ polyfluoroalkyl, ໂດຍມີການຢືນຢັນວ່າມີການປົນເປື້ອນທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນເຂດທັງໝົດ 2,854 ແຫ່ງທົ່ວປະເທດ (EWG, 2023). ກົດໝາຍທັງສອງນີ້ຮ່ວມກັນປ່ຽນແປງການຈັດຊື້: ໂຄງການການເກັບເຄື່ອນນ້ຳທະເລ ແລະ ໂຄງການນຳໃຊ້ນ້ຳຄືນໃນອຸດສາຫະກຳ ຕ້ອງໃຊ້ເມັມເບີຣັນ TFC ທີ່ມີການຢືນຢັນວ່າປ້ອງກັນເກືອໄດ້ຫຼາຍກວ່າ 99.7% ແລະ ມີປະສິດທິຜົນໃນການກຳຈັດ PFAS ໃຫ້ຕ່ຳກວ່າ 10 parts per trillion ຢ່າງເປັນລຳດັບ.

ສຳຄັນຢ່າງຍິ່ງ, ຜູ້ກຳກັບດູແລ ແລະ ຜູ້ຊື້ກຳລັງປ່ຽນຈຸດສົນໃຈຈາກຂໍ້ມູນທີ່ໄດ້ຮັບໃນຫ້ອງທົດລອງທີ່ເປັນເອກະລັກ ໄປເປັນການຢືນຢັນໃນສະພາບການຈິງ—ເຊິ່ງຕ້ອງການການທົດສອບປະສິດທິພາບໃຕ້ສະພາບການທີ່ມີຄຸນສົມບັດຂອງນ້ຳທີ່ເຂົ້າມາປ່ຽນແປງ ແລະ ສະພາບການທີ່ມີການເກີດຝຸ່ນເປື້ອນທີ່ເປັນຈິງ. ການປະສົມປະສານນີ້ກຳລັງຂັບເຄື່ອນການປະດິດສ້າງເຄື່ອງມືທີ່ທັນສະໄໝໃນດ້ານ: ຊັ້ນຫຸ້ມທີ່ຕ້ານການເກີດຝຸ່ນເປື້ອນ, ຮູບຮ່າງຂອງແມ່ແບບທີ່ຖືກອອກແບບໃຫ້ເໝາະສົມທີ່ສຸດ, ແລະ ເຄື່ອງມືການຕິດຕາມປະສິດທິພາບທີ່ຝັງຢູ່ໃນຕົວ. ຜົນທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ມີການແຂ່ງຂັນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນເລື້ອຍໆ ໂດຍເນັ້ນໃສ່ເມັມເບຣນທີ່ສາມາດສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມໝັ້ນຄົງໃນໄລຍະຍາວ, ບໍ່ແມ່ນພຽງແຕ່ຄວາມໄວຂອງການຜ່ານຂອງນ້ຳໃນເບື້ອງຕົ້ນເທົ່ານັ້ນ.

ຄວາມກົດດັນດ້ານຕົ້ນທຶນການປະຕິບັດຕາມຂໍ້ກຳນົດຂອງວິສາຫະກິດຂະໜາດກາງ ແລະ ຂະໜາດນ້ອຍ: ການຮັກສາດຸລິຍະພາບລະຫວ່າງມາດຕະຖານການປ່ອຍນ້ຳທີ່ເຂັ້ມງວດ ແລະ ເສດຖະກິດຂອງວົฏຈັນຊີວິດຂອງເມັມເບຣນ RO

ວິສາຫະກິດຂະໜາດນ້ອຍ ແລະ ຂະໜາດກາງ (SMEs) ເປັນເປົ້າໝາຍທີ່ມີຄວາມເຄັ່ງຕຶງດ້ານການເງິນຢ່າງຮຸນແຮງໃນການປັບຕົວຕາມມາດຕະຖານການປ່ອຍນ້ຳເສຍທີ່ເຂັ້ມງວດຂຶ້ນ. ລະບົບ RO ແມ່ນການລົງທຶນທຶນທີ່ໃຫຍ່ຫຼວງ, ໂດຍຕົ້ນທຶນທັງໝົດໃນຊ່ວງອາຍຸການຂອງລະບົບຈະຖືກກຳນົດຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຈາກການໃຊ້ພະລັງງານ (ປົກກະຕິແລ້ວ 2–3 kWh/ມ³) ແລະ ການປ່ຽນເມັມເບຣນທຸກໆ 3–5 ປີ. ສຳລັບໂຮງງານຜະລິດອາຫານທົ່ວໄປ, ການບັນລຸການຫຼຸດລົງ COD ໃນອັດຕາ 95% ອາດຈະເຮັດໃຫ້ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການດຳເນີນງານເພີ່ມຂຶ້ນເຖິງ 1.50 ໂດລາ/ມ³ (Global Water Intelligence, 2022) – ເຊິ່ງເປັນພາລະທີ່ບໍລິສັດຂະໜາດໃຫຍ່ສາມາດຮັບໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ.

ເພື່ອຈັດການສິ່ງນີ້ ບໍລິສັດຂະໜາດກາງ ແລະ ຂະໜາດນ້ອຍ (SMEs) ຕ້ອງປ່ຽນຈາກການປະເມີນຄ່າໃນການຊື້ເປັນການປະເມີນຄ່າທັງໝົດໃນການເປັນເຈົ້າຂອງ (TCO) ໂດຍພິຈາລະນາຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການເກີດຝຸ່ນ, ອັດຕາການລ້າງ, ເງື່ອນໄຂການຮັບປະກັນ, ແລະ ປະສິດທິພາບດ້ານພະລັງງານ. ຮູບແບບໃໝ່ໆ ເຊັ່ນ: ເຄື່ອງການເຊົ່າເຄື່ອງກົງ (membrane-as-a-service) ແລະ ສັນຍາທີ່ອີງໃສ່ຜົນສຳເລັດ (performance-based contracts) ຊ່ວຍຫຼຸດຄວາມສ່ຽງໃນການນຳໃຊ້ ໃນຂະນະທີ່ເມັມເບຣນທີ່ມີການເກີດຝຸ່ນຕ່ຳສາມາດຍືດເວລາການບໍລິການໄດ້ເຖິງ 30% ແລະ ຫຼຸດຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານ. ຜູ້ຄຸມຄຸມກຳລັງຕອບສະຫນອງດ້ວຍໂປແກຼມຊ່ວຍເຫຼືອດ້ານເຕັກນິກ ແລະ ການຈັດຕັ້ງປະຕິບັດທີ່ມີຂັ້ນຕອນຕ່າງໆ ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຈັດຕັ້ງປະຕິບັດເກີດຂື້ນຢ່າງຄ່ອຍເປັນຂັ້ນຕອນ ເພື່ອໃຫ້ເຂົ້າກັບສາມາດຟື້ນຟູທຶນຂອງ SMEs. ວິທີການທີ່ເປັນປະຈັກສານນີ້ຮັບປະກັນວ່າເປົ້າໝາຍດ້ານການຄຸມຄຸມຈະຖືກສົ່ງເສີມໂດຍບໍ່ເຮັດໃຫ້ຜູ້ປະກອບການຂະໜາດນ້ອຍຖືກຂັບໄວ້ທາງດ້ານຂ້າງນອກ.

ນະວັດຕະກຳດ້ານວິທະຍາສາດວັດຖຸ ແລະ ການຜະລິດອັດຈະລິຍະທີ່ທັນສະໄໝໃນການຜະລິດເມັມເບຣນ RO

ເມັມເບຣນ RO ຮຸ່ນໃໝ່ທີ່ໃຊ້ເທັກໂນໂລຊີປະກອບດ້ານເນື້ອໃນ (thin-film composite) ແລະ ເມັມເບຣນທີ່ເຮັດດ້ວຍວັດຖຸນາໂນ (nanomaterial-enhanced) ເຊິ່ງປັບປຸງໃຫ້ມີປະສິດທິພາບດ້ານການຜ່ານ (flux), ການກັ້ນ (rejection), ແລະ ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການເກີດຝຸ່ນ

ໃນເວລາທີ່ເມັມເບຣນທີ່ເປັນສ່ວນປະກອບຂອງຟິລມ໌ບາງ (TFC) ພອລີເອມໄຮດ໌ຍັງຄົງເປັນທີ່ນິຍົມໃຊ້ຢູ່ ວັດຖຸດິບເຈັນເນີເລີຊັນໃໝ່ກຳລັງເຮັດໃຫ້ເກີດການປັບປຸງເທື່ອໃໝ່ຕໍ່ການແລກປ່ຽນທີ່ເກີດຂຶ້ນທຳມະດາລະຫວ່າງຄວາມສາມາດໃນການຜ່ານ (permeability) ແລະ ຄວາມເລືອກເອົາ (selectivity). ນັກຄົ້ນຄວ້າກຳລັງຝັງວັດຖຸນາໂນລະດັບເຂົ້າໄປໃນຊັ້ນທີ່ເຮັດວຽກ (active layer) ເຊັ່ນ: ໂປຣຕີນ aquaporin, ຕູ້ນາໂນເຄີບອນ (carbon nanotubes), ແລະ ເກຣຟີນອັກໄຊດ໌ (graphene oxide) ເພື່ອສ້າງທາງເດີນທີ່ມີຂະໜາດໃນລະດັບໂມເລກຸນສຳລັບນ້ຳ. ເມັມເບຣນທີ່ຖືກເສີມດ້ວຍນາໂນເທັກໂນໂລຊີເຫຼົ່ານີ້ຊ່ວຍເພີ່ມອັດຕາການຜ່ານ (flux) ໂດຍບໍ່ຕ້ອງເສຍເສັ້ນຄວາມສາມາດໃນການກັ້ນເກືອ ຫຼື ມື້ອນທີ່ເປັນອັນຕະລາຍທີ່ມີຂະໜາດນ້ອຍ.

ການເກີດຄວາມເປື່ອນເສຍຍັງຄົງເປັນຂໍ້ຈຳກັດຫຼັກໃນການດຳເນີນງານ ເຊິ່ງສາມາດເຮັດໃຫ້ການບໍລິໂພກພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນໄດ້ເຖິງ 60% ໃນລະບົບທີ່ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍຄວາມດັນ. ເພື່ອແກ້ໄຂບັນຫານີ້ ການປະດິດສ້າງໃໝ່ດ້ານຮູບແບບເທື່ອງໜ້າ ແລະ ຊັ້ນຫຸ້ມທີ່ມີຄຸນສົມບັດສອງທາງ (zwitterionic) ໄດ້ຖືກພັດທະນາຂຶ້ນເພື່ອສ້າງຊັ້ນນ້ຳທີ່ເສດຖະສາດ ເຊິ່ງຊ່ວຍປ້ອງກັນສານອິນີເລີ້ມທີ່ເກີດຈາກອິນີເລີ້ມ ແລະ ເຊື້ອຈຸລິນະທຳທີ່ຕິດຢູ່ເທື່ອງໜ້າຢ່າງມີປະສິດທິພາບ—ຈຶ່ງຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຖີ່ທີ່ຕ້ອງໃຊ້ເຄມີສຳລັບການລ້າງ ແລະ ຍືດເວລາການໃຊ້ງານທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງເມັມເບຣນ. ຜູ້ຜະລິດຊັ້ນນຳໃນປັດຈຸບັນໄດ້ນຳເອົາເມັມເບຣນ TFC ລຸ້ນທີ່ທັນສະໄໝອອກສູ່ທ້ອງຕະຫຼາດ ໂດຍມີຄວາມສາມາດໃນການຜ່ານ (permeability) ສູງຂຶ້ນ 30–50% ເມື່ອທຽບກັບເມັມເບຣນທົ່ວໄປທີ່ຜະລິດໃນສິບປີກ່ອນ ເຊິ່ງເປັນຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສຳຄັນຕໍ່ເຄື່ອງກົງທີ່ໃຊ້ໃນການກຳຈັດເຄື່ອງເຄືອນ (desalination) ທີ່ຕ້ອງການອັດຕາການດຶງນ້ຳຄືນສູງ ແລະ ມີຄວາມອ່ອນໄສຕໍ່ພະລັງງານ.

ການບູລະນາການຂອງອຸດສາຫະກຳ 4.0: ການນຳໃຊ້ດິຈິຕອລ ດວິນ (digital twins), ການບໍາຮັກສາທີ່ຄາດການໄດ້ດ້ວຍປັນຍາປະດິດ (AI-driven predictive maintenance), ແລະ ການຫຼຸດຜ່ອນຂໍ້ບົກຜ່ອງໃນຂະບວນການຜະລິດເມັມເບຣນ RO

ການຫຼໍ້າແບບຄວາມຖືກຕ້ອງສູງຂອງຊັ້ນພັລີເອມໄຟດທີ່ມີຂະໜາດນາໂນ ເຮັດໃຫ້ການຜະລິດເມັມເບຣນ RO ເປັນເອກະລັກເປັນພິເສດໃນການປ່ຽນແປງສູ່ອຸດສາຫະກຳ 4.0. ການຜະລິດທີ່ເປັນເອກະລັກດ້ວຍເຕັກໂນໂລຢີອັດສະຈັນ ໄດ້ເລີ່ມເກີດຂື້ນຈາກການຜະລິດແບບຈັດເປັນຊຸດ (batch processing) ໄປສູ່ການຜະລິດແບບຕໍ່ເນື່ອງ (continuous manufacturing) ໂດຍໃຊ້ 'ດິຈິຕອລ ທີວິນ' (digital twins) — ເປັນຮູບແບບຈຳລອງທາງດິຈິຕອລ ທີ່ຖືກປ້ອນຂໍ້ມູນຈາກເซັນເຊີທີ່ເກັບຂໍ້ມູນຈິງໃນເວລາຈິງຈາກຂະບວນການການຫຼໍ້າ (coating) ແລະ ຂະບວນການ polymerization ທີ່ເກີດຂື້ນທີ່ໜ້າສຳຜັດ (interfacial polymerization) — ເພື່ອຈຳລອງ ແລະ ສຸດຍອດການຕັ້ງຄ່າຂະບວນການຢ່າງທັນທີ. ພະນັກງານສາມາດປັບຄ່າອຸນຫະພູມ, ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງ monomer, ແລະ ເວລາທີ່ໃຊ້ໃນການປະຕິກິລິຍາ ໂດຍບໍ່ຕ້ອງທົດລອງແບບຟີຊິກ.

ການວິເຄາະຮູບພາບທີ່ຂັບເຄື່ອນດ້ວຍປັນຍາປະດິດສ້າງ (AI) ສາມາດຈັບພົບຂໍ້ບົກຜ່ອງທີ່ເລັກທີ່ສຸດ—ເຊັ່ນ: ຮູເລັກໆ, ຈຸດແຫ້ງ, ຄວາມຫນາທີ່ແຕກຕ່າງກັນ—ທີ່ຕາມນຸມສາມາດເບິ່ງບໍ່ເຫັນ, ເພື່ອໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າມີແຕ່ແຜ່ນເມັມເບຣນທີ່ບໍ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງເທົ່ານັ້ນທີ່ຈະເຂົ້າສູ່ຂະບວນການປະກອບສຸດທ້າຍ. ອັລກົຣິດທຶມການຮັກສາທີ່ຄາດການໄດ້ຈະຕິດຕາມສັນຍານການສັ່ນສະເທືອນ ແລະ ສັນຍານອຸນຫະພູມຈາກອຸປະກອນທີ່ສຳຄັນ, ແລະ ຈັດຕັ້ງການຊ່ວຍເຫຼືອກ່ອນທີ່ຈະເກີດການຂັດຂ້ອງທີ່ບໍ່ໄດ້ວາງແຜນໄວ້ ເຊິ່ງຈະຮີ້ນຮາງສິ່ງແວດລ້ອມການຜະລິດທີ່ຕ້ອງການຄວາມຖືກຕ້ອງສູງເປັນຢ່າງຍິ່ງ. ຄວາມສາມາດທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ເຮັດໃຫ້ມາດຕະຖານການຄວບຄຸມຄຸນນະພາບເຂັ້ມງວດຂຶ້ນ ແລະ ລົດຜະລິດຕະພັນທີ່ສູນເສຍຫຼຸດລົງ, ໂດຍບາງໂຮງງານລາຍງານວ່າມີການຫຼຸດລົງຂອງຕົ້ນທຶນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄຸນນະພາບຈົນເຖິງ 25% ຕໍ່ປີ.

ຄວາມຈຳເປັນດ້ານຄວາມຍືນຍົງທີ່ກຳລັງປ່ຽນແປງການອອກແບບ ແລະ ການຜະລິດເມັມເບຣນ RO

ບົດທີ່ມີຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມຈາກການຜະລິດເມັມເບຣນ RO ທີ່ໃຊ້ງານທົ່ວໄປ ກຳລັງເຮັດໃຫ້ເກີດການປ່ຽນແປງຢ່າງເປັນລະບົບ. ວິທີການຜະລິດແບບດັ້ງເດີມນັ້ນອີງໃສ່ຕົວທານທີ່ເປັນພິດເຊັ່ນ: ດີເມທີລ໌ຟອມາມາໄອດ໌ (dimethylformamide) ແລະ ວິທີການປ່ຽນເຟືອງທີ່ໃຊ້ພະລັງງານຫຼາຍ, ອັນເຮັດໃຫ້ເກີດຂີ້ເຫຍື້ອທີ່ເປັນພິດ. ເປັນການຕອບສະຫນອງຕໍ່ບັນຫາດັ່ງກ່າວ, ກຸ່ມນັກຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ຜູ້ຜະລິດຊັ້ນນຳຂອງໂລກ ກຳລັງພັດທະນາພັນທຸກຳເປັນພື້ນຖານຈາກຊີວະພາບ (bio-based polymer) ແລະ ລະບົບຕົວທານທີ່ບໍ່ເປັນພິດ, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການປ່ອຍອາຍແກັສອິນິນທີ່ມີຄວາມລະເຫີດ (VOC) ໄດ້ເຖິງ 40% (ວາລະສານ Journal of Membrane Science, 2023). ເມັມເບຣນເລີ່ມຕົ້ນໃໝ່ເຫຼົ່ານີ້ຍັງຮັກສາຄວາມສາມາດໃນການຕ້ານເກືອໄດ້ສູງ ແລະ ຍົກເລີກຄວາມຈຳເປັນໃນການຕິດຕັ້ງລະບົບການຟື້ນຟູຕົວທານທີ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງ—ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງການປ່ອຍກາຊີຄາບອນຫຼຸດລົງໂດຍກົງ.

ນອກຈາກການຜະລິດແລ້ວ ເປົ້າໝາຍດ້ານຄວາມຍືນຍົງກໍເຮັດໃຫ້ການດຳເນີນງານຂອງລະບົບ RO ເປັນໄປຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ຊັ້ນນາໂຄມີເຕີເອີຣີ່ຍທີ່ມີຄວາມທັນສະໄໝສາມາດຊ່ວຍໃຫ້ການໃຊ້ພະລັງງານເฉະເພາະໃນການເກັບກິນນ້ຳທະເລຢູ່ທີ່ຕ່ຳກວ່າ 2.5 kWh/m³—ເປັນການປັບປຸງທີ່ດີຂຶ້ນ 30% ເມື່ອທຽບກັບແບບເກົ່າ (ສະຖາບັນການເກັບກິນນ້ຳທະເລສາກົນ, 2024). ລະບົບເສດຖະກິດວົງຈອນກໍກຳລັງໄດ້ຮັບຄວາມນິຍົມເພີ່ມຂື້ນ: ແຜ່ນກົງທີ່ເຖິງອາຍຸການໃຊ້ງານແລ້ວຖືກນຳໃຊ້ຄືນໃໝ່ເປັນສື່ການກັ້ນທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງສູງຫຼືຖືກນຳໄປເຄື່ອນໄຫວທາງເຄມີເພື່ອຜະລິດວັດຖຸເລີ່ມຕົ້ນຂອງພາລີເມີ, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼີກເວັ້ນການທິ້ງພາສຕິກຈຳນວນຫຼາຍທີ່ເປັນຕັນຕໍ່ປີຈາກບ່ອນຝັງກົບ. ການພັດທະນາທີ່ເປັນເອກະພາບເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ເຕັກໂນໂລຊີ RO ພັດທະນາໄປຕາມເປົ້າໝາຍຂອງສາທາລະນະສຸກດ້ານນ້ຳທີ່ບໍ່ມີການປ່ອຍກາຊີ CO₂.

ຄຳຖາມທີ່ຖືກຖາມເລື້ອຍໆ

ຫຼັກການໃດທີ່ກຳລັງຂັບເຄື່ອນຄວາມຕ້ອງການແຜ່ນກົງ RO ໃນທົ່ວໂລກ?
ຄວາມຫາຍາກຂອງນ້ຳທົ່ວໂລກ ແລະ ຄວາມປ່ຽນແປງຂອງດິນຟ້າອາກາດເປັນປັດໄຈຫຼັກທີ່ກຳລັງຂັບເຄື່ອນຄວາມຕ້ອງການແຜ່ນກົງ RO. ໂຄງການການເກັບກິນນ້ຳທະເລຂອງເມືອງ ແລະ ໂຄງການນຳໃຊ້ຄືນໃໝ່ໃນອຸດສາຫະກຳຕ້ອງການລະບົບທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ ແລະ ມີອັດຕາການກັ້ນສູງເພື່ອຈັດການກັບຄວາມເຄັ່ງຕຶງດ້ານນ້ຳ ແລະ ສອດຄ່ອງກັບຂໍ້ບັງຄັບທີ່ເຂັ້ມງວດຂຶ້ນ.

ບັນຫາດ້ານອາກາດສີເຢັນກຳລັງມີຜົນຕໍ່ການອອກແບບເມັມເບຣນ RO ແນວໃດ?
ເຄມີຂອງເມັມເບຣນ ແລະ ການອອກແບບຂອງໝວດເມັມເບຣນ ກຳລັງພັດທະນາໄປເພື່ອຮັບມືກັບບັນຫາຕ່າງໆ ເຊັ່ນ: ຄຸນນະພາບນ້ຳດິທີ່ປ່ຽນແປງໄປເລື່ອຍໆ ແລະ ສະພາບແຫ້ງແລ້ງທີ່ຍາວນານ. ຄຸນສົມບັດທີ່ສຳຄັນປະກອບດ້ວຍ: ອັດຕາການກັກກັນທີ່ດີຂຶ້ນ, ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການອຸດຕັນ (fouling), ແລະ ລະບົບຄວບຄຸມທີ່ສາມາດປັບຕົວໄດ້ເພື່ອຕອບສະຫນອງຕາມສະຖານະການຈິງ.

ບົດບາດຂອງກົດໝາຍໃນການນຳໃຊ້ເມັມເບຣນ RO ແມ່ນຫຍັງ?
ກົດໝາຍ ແລະ ຂໍ້ບັງຄັບຕ່າງໆ ເຊັ່ນ: ຂໍ້ບັງຄັບກ່ຽວກັບການນຳໃຊ້ນ້ຳຄືນໃໝ່ຂອງ EU ແລະ ນະໂຍບາຍການຟື້ນຟູ PFAS ຂອງສະຫະລັດອາເມລິກາ ໄດ້ກຳນົດໃຫ້ມີອັດຕາການກັກກັນເກືອທີ່ສູງຂຶ້ນ ແລະ ການກຳຈັດສານເຄມີທີ່ເປັນອັນຕະລາຍໃນລະດັບຈຸລະພາກ. ຂໍ້ກຳນົດດ້ານການປະຕິບັດເຫຼົ່ານີ້ ກຳລັງເຮັງດັນການປະດິດສ້າງໃໝ່ດ້ານປະສິດທິພາບຂອງເມັມເບຣນ.

ມີການພັດທະນາຫຍັງເກີດຂຶ້ນໃນການຜະລິດເມັມເບຣນ RO?
ວິທະຍາສາດດ້ານວັດສະດຸ ແລະ ວິທີການຂອງອຸດສາຫະກຳ 4.0 ເຊັ່ນ: ການເສີມວັດສະດຸທີ່ມີຂະໜາດນາໂນ, ການນຳໃຊ້ 'digital twins', ແລະ ການກວດພົບຂໍ້ບົກຜ່ອງດ້ວຍ AI ກຳລັງເຮັງດັນຄວາມໝັ້ນຄົງໃນໄລຍະຍາວ, ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການອຸດຕັນ, ແລະ ຄວາມຖືກຕ້ອງທາງດ້ານການຜະລິດຂອງເມັມເບຣນ RO.

ຄວາມກັງວົນດ້ານຄວາມຍືນຍົງກຳລັງປ່ຽນຮູບແບບການຜະລິດເມັມເບຣນ RO ແນວໃດ?
ຕົວເລື່ອນທີ່ເປັນພິດ ແລະ ຂະບວນການທີ່ໃຊ້ພະລັງງານຫຼາຍ ກຳລັງຖືກແທນທີ່ດ້ວຍໂປລີເມີຣ໌ທີ່ເຮັດຈາກຊີວະພາບ ແລະ ສານທີ່ບໍ່ເປັນພິດ. ນອກຈາກນີ້, ເມື່ອເຖິງໄລຍະສິ້ນສຸດຂອງວັດສະດຸການໃຊ້ງານ (membranes) ຈະຖືກນຳມາໃຊ້ໃໝ່ ຫຼື ຮີໄຊເຄີນເປັນເຄມີ ເພື່ອບັນລຸເປົ້າໝາຍສູນສິ່ງປົນເປືືອນ.