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Jan 28, 2024

Les professeurs d'ingénierie de l'UCLA reçoivent plusieurs subventions du DOE et de l'Alliance nationale pour l'innovation dans l'eau

UCLA SamueliDe gauche à droite : Yoram Cohen, Eric Hoek et David Jassby 9 août 2022 Trois

UCLA SamueliDe gauche à droite : Yoram Cohen, Eric Hoek et David Jassby

9 août 2022

Trois professeurs de la Samueli School of Engineering de l'UCLA - Yoram Cohen, Eric Hoek et David Jassby - ont chacun reçu un soutien financier majeur de la National Alliance for Water Innovation (NAWI) pour rechercher des technologies de traitement de l'eau économes en énergie et compétitives. Créé en 2017, NAWI est un consortium de recherche en partenariat avec le département américain de l'énergie pour créer le centre de dessalement énergie-eau conçu pour résoudre les problèmes de sécurité de l'eau aux États-Unis.

Cohen, Hoek et Jassby sont également membres du corps professoral de laInstitut californien des nanosystèmesetInstitut de l'environnement et de la durabilité à l'UCLA. Chacun des trois projets de recherche financés par le NAWI est présenté ci-dessous.

Yoram Cohen, professeur émérite d'ingénierie chimique et biomoléculaire et président du comité exécutif de la faculté de l'UCLA Samueli, travaille avec des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory et de la Cal State University, San Bernardino, pour développer des systèmes de traitement et de dessalement de l'eau distribués autonomes et auto-adaptatifs qui sont guidés par l'apprentissage automatique avancé/l'intelligence artificielle pour le contrôle, la gestion et l'aide à la décision du système. Cohen et ses collègues ont déjà construit et démontré des prototypes de travail de première génération de tels systèmes pour la purification des approvisionnements locaux en eau pourcommunautés défavorisées de la vallée de Salinas .

La subvention NAWI de 2,2 millions de dollars sur trois ans soutiendra la recherche sur l'utilisation de l'apprentissage automatique pour optimiser les systèmes autonomes, notamment en affinant leur adaptation aux scénarios dynamiques, tels que les changements dans l'offre et la demande en eau, ainsi que la qualité de l'eau. Les chercheurs analyseront également les économies de coûts dans la consommation d'énergie, les fournitures et la main-d'œuvre associées à ces systèmes par rapport aux coûts des opérations actuelles.

Eric Hoek, professeur de génie civil et environnemental à UCLA Samueli, et ses collègues exploreront des moyens de concevoir des membranes d'osmose inverse (RO) qui sont réalisables et durables pour traiter les eaux usées produites à partir de procédés industriels. Ces eaux usées ont une salinité extrêmement élevée, avec des concentrations de sel de plus de 200 000 milligrammes par litre. L'eau de mer, en comparaison, a une moyenne d'environ 35 000 mg/l pour le total des solides dissous.

Les pressions actuellement requises pour traiter les saumures à haute salinité sont trop dures pour que les membranes RO existantes puissent les supporter - elles peuvent écraser et déformer les membranes, provoquant des défauts de la taille d'un trou d'épingle. LeSubvention NAWI de 3,3 millions de dollars sur trois ans contribuera à financer la recherche axée sur le développement d'une nouvelle classe de membranes d'osmose inverse capables de résister aux hautes pressions requises, réduisant à la fois la consommation d'énergie et les coûts de récupération de l'eau des saumures à haute salinité jusqu'à 50 %. L'équipe de l'UCLA collaborera avec des collègues du National Renewable Energy Lab à Golden, Colorado ; l'Université du Connecticut; l'Université du Wisconsin; et l'Université de Yale.

Hoek est également le directeur de la faculté de l'UCLAGrand défi LA durableet un scientifique de la faculté àLaboratoire national Lawrence de Berkeley . Co-fondateur de 11 entreprises technologiques, Hoek a récemmentauteur de deux livres sur la gestion de l'eau.

David Jassby, professeur agrégé de génie civil et environnemental, travaillera sur un système de prétraitement modulaire pour éliminer plusieurs contaminants de l'eau - y compris la matière organique, les minéraux dissous comme le calcium et les silicates, et les petits contaminants à charge neutre - des eaux saumâtres destinées au traitement de dessalement. L'eau saumâtre - qui a plus de salinité que l'eau douce mais moins que l'eau de mer - est naturellement présente dans l'environnement et résulte également de certaines activités industrielles, telles que le refroidissement.

L'alliance fourniraune subvention de 2 millions de dollars sur trois ans pour un processus de prétraitement qui augmentera le volume d'eau récupérée par le dessalement membranaire de l'eau saumâtre en rendant le flux d'alimentation plus doux et sans silicate. Le processus pourrait également améliorer la qualité de l'eau du flux dessalé en éliminant les contaminants qui traversent les membranes de dessalement.

Le système modulaire intègre deux méthodes pour séparer et éliminer les contaminants - un processus de coagulation électrique qui cible la dureté de l'eau, les silicates et le bore, et une série de membranes pour filtrer les contaminants. Cela éliminera le besoin d'additifs chimiques utilisés dans d'autres types de systèmes de prétraitement et peut réduire à la fois le temps de traitement ainsi que les émissions de gaz à effet de serre pendant le traitement. Le système sera équipé de capteurs pour s'adapter aux différences dans le flux d'alimentation, telles que les eaux souterraines, les eaux usées municipales ou l'eau utilisée dans les systèmes de refroidissement industriels.

Les collaborateurs de la subvention incluent Georgia Tech et WaterTectonics – une société de technologies de l'eau basée à Everett, Washington.

Les projets UCLA Samueli étaient trois des 16 projets sélectionnés pour recevoir une partie de17,7 millions de dollars de financementdu NAWI et du DOE pour encourager le développement de technologies de traitement de l'eau économes en énergie.