基于他的计算,本奇克表示一个PRO系统潜在的可以为沿海综合污水处理厂提供能量,这主要是通过吸收海水并将它与被治理的废水相结合以产生可再生能量来实现。
“例如在波士顿港鹿岛污水处理厂,这里废水与海洋交汇…理论上来说PRO系统可以为整个废水治理提供所需的能量。” 本奇克说道。他与麻省理工学院阿卜杜勒·拉蒂夫·贾米尔水和食物实验室的约翰·林哈德(John Lienhard)教授,以及沙特阿拉伯法赫德国王石油矿业大学的穆斯塔法·沙恰伊(Mostafa Sharqawy)合作进行的这项研究被发表在期刊《膜科学》上。
寻找自然的均衡
研究小组将它的模型基于一个简单的PRO系统上,系统里的一个巨大半渗透性膜将一个长方形水箱一分为二。水箱一边会吸收受压的咸海水,而另一边则吸收河水或者废水。通过渗透作用,水能够通过膜,但盐不能。结果淡水穿透膜以平衡盐度较高的一边。“自然总希望实现两条水流之间的平衡。” 本奇克解释道。
随着淡水进入盐度较高的一边,它不断受压同时增加了膜盐度较高一边的水流速率。随着这种受压混合物离开水箱,涡轮机从这些水流里获得了能量。本奇克表示虽然其他人可能已经对PRO系统的能量潜力进行了建模,但这些模型只针对实验室规模的系统有效,这种系统只能包含优惠券大小的膜。这样的模型假定膜一边的盐度和进来的水流是恒定的,考虑到这样稳定的状态,这些模型预测了一种线性关系:膜越大,产生的能量越多。
但当水流进入一个大至发电厂的系统里时,水流的盐度和流量将发生自然的变化。为了解释这种变异性,本奇克和同事基于热交换器的比喻建立了一个模型。“就像你汽车里的散热器会在空气和冷却剂之间交换热量一样,这个系统也会通过膜交换质量或者水,” 本奇克说道。“文献里提到了一种对热交换器进行定型的方法,我们借用了那个方法。”