This degree project aims to analyse desalination techniques applicable for the hypersaline Ticagrelorwastewater streams generated during the synthesis process of the pharmaceutical compound Ticagrelorand suggest the most favourable system solution. The study evaluates multiple desalination techniquesconsidering salt concentration limits, water recovery rate, energy consumption, scaling, fouling andlong-term robustness of the various desalination technologies, including reverse osmosis (RO), forwardosmosis (FO), membrane distillation (MD), electrodialysis (ED), multi-stage flash (MSF), multi-effectdistillation (MED), temperature swing solvent extraction (TSSE), and crystallizer evaporators.

Different waste stream combinations were studied where the sodium chloride and potassium carbonatecombined were found most suitable for desalination. The sodium bicarbonate waste stream was foundto be unfit for desalination because of its high concentration with respect to its solubility.

Reverse osmosis was found unsuitable due to commercial membranes not enduring the high osmoticpressures required for the waste streams. Membrane distillation, while theoretically viable, faced issueswith high energy consumption and membrane fouling. Electrodialysis showed potential but still lackedrobustness for long-term operation compared to crystallizers. Forward osmosis had higher operationalcomplexity with draw solution regeneration and high energy consumption due to it. Multi-stage flashand multi-effect distillation were deemed too costly due to the need for multiple corrosion-resistantevaporators. Temperature swing solvent extraction offered high water recovery but was limited by thesolvent volume required for the wastewater stream flowrates and high total dissolved solids in productwater concentration underlying the limits.

The study identified crystallizer evaporators as the most suitable technology for treating the Ticagrelorsaline waste streams. The theoretical application of a crystallizer for the chosen waste streams wasfurther analysed resulting in water recovery rates of 78,5% for sodium chloride and 94,1% forpotassium carbonate waste streams with energy consumptions of 273 kWh and 134 kWh respectively.By implementing anti-solvent crystallisation with methanol, the water recovery rate for the sodiumchloride stream increased to 81,2%. A total of 157 tons of water can be theoretically recovered with thecrystallizer, anti-solvent crystallisation, and centrifuge combination. The total operating cost for all 40batches is approximately 62 thousand SEK, with a capital investment of 2,8 million SEK for a standardforced circulation crystallizer and a centrifuge.

The findings suggest that crystallizer evaporators, despite their high capital costs, are the most suitablelong-term option for the hypersaline desalination. Regardless of membrane technique they are notsuitable for the Ticagrelor wastewater streams. The proposed system would result in lower carbonfootprint and liquid waste generated advancing the sustainability goals of AstraZeneca

Detta examensarbete syftar till att analysera avsaltningstekniker som är tillämpbara för hypersalinaavloppsströmmar som genereras under syntesprocessen av läkemedelsföreningen Ticagrelor ochföreslå den mest fördelaktiga systemlösningen. Studien utvärderar flera avsaltningstekniker medhänsyn till salthaltsgränser, vattenåtervinningsgrad, energiförbrukning, storlek, föroreningar ochlångsiktig robusthet hos de olika avsaltningsteknologierna, inklusive omvänd osmos (RO), framåtosmos (FO), membran destillation (MD), elektrodialys (ED), flash indunstare (MSF), flereffektsindunstare(MED), temperatursvängningslösningsextraktion (TSSE) ochkristallisationsförångare.

Olika avloppsströmkombinationer studerades där natriumklorid och kaliumkarbonat i kombinationvisade sig vara mest lämpliga för avsaltning. Natriumbikarbonatavloppsströmmen visade sig varaolämplig för avsaltning på grund av dess höga koncentration i förhållande till dess löslighet.

Omvänd osmos visade sig vara olämpligt på grund av att kommersiella membran inte klarar de högaosmotiska tryck som krävs för avloppsströmmarna. Membran destillation, även om det teoretiskt sett ärgenomförbart, har problem med hög energiförbrukning och membrantäppning på grund avföroreningar. Elektrodialys har potential men saknar robusthet mot täppning för långsiktig drift jämförtmed kristallisatorer. Framåt osmos har högre operativ komplexitet med regenerering av drivlösning ochhög energiförbrukning på grund av detta. Flerstegs destillation är för dyrt på grund av behovet av flerakorrosionsbeständiga förångare. Temperatursvängningslösningsextraktion erbjuder högvattenåtervinning men begränsades av den lösningsmedelsvolym som krävs för avloppsströmmensstorlek och högre totalupplösta ämnen i produktvattnets koncentration som överskrider gränserna.

Studien identifierade kristallisationsförångare som den mest lämpliga tekniken för behandling av dehypersalina Ticagrelor-avloppsströmmarna. Den teoretiska tillämpningen av en kristallisator för devalda avloppsströmmarna analyserades vidare och resulterade i vattenåtervinningsgrader på 78,5 % förnatriumklorid och 94,1 % för kaliumkarbonatavloppsströmmar med respektive energiförbrukning på273 kWh och 134 kWh. Genom att implementera antisolvetskristallisation med metanol ökarvattenåtervinningsgraden för natriumkloridströmmen till 81,2 %. Totalt kan 157 ton vatten teoretisktåtervinnas med kombinationen av kristallisator, antisolvetskristallisation och centrifug. De totaladriftskostnaderna för alla 40 batcher är ungefär 62 tusen SEK, med en kapitalinvestering på 2,8miljoner SEK för en standard tvingad cirkulationskristallisator och en centrifug.

Resultaten tyder på att kristallisationsförångare, trots deras höga kapitalkostnader, är det mest lämpligalångsiktiga alternativet för hypersalin avsaltning. Oavsett membranteknik så är de inte lämpliga för desalthaltiga Ticagrelor avfallsströmmar. Det föreslagna systemet skulle resultera i lägrekoldioxidavtryck och genererat flytande avfall, vilket främjar AstraZenecas hållbarhetsmål.