深海海水淡化可節(jié)能 40%，有望緩解全球缺水危機(jī)
6 月 9 日消息，據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)道隨著深海機(jī)器人、海底電纜等技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本下降，深海海水淡化技術(shù)正逐步走向現(xiàn)實(shí)。尤其是在美洲加勒比海沿岸、中東阿聯(lián)酋等長(zhǎng)期面臨水資源短缺的地區(qū)，這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)有望帶來(lái)全新的潔凈水源，成為緩解缺水危機(jī)的曙光。
以下為翻譯內(nèi)容：
聯(lián)合國(guó)數(shù)據(jù)顯示，全球約半數(shù)人口每年至少會(huì)有一個(gè)月的時(shí)間面臨嚴(yán)重缺水。
如今，一項(xiàng)顛覆性的新型海水淡化新技術(shù)終于迎來(lái)突破，有望緩解全球水荒。其核心構(gòu)想是：將海水淡化廠直接建在海底。
這一深海處理方案最早于 20 世紀(jì) 60 年代初被提出，其優(yōu)勢(shì)在于能夠利用海下逾 1000 英尺（約 300 多米）的巨大水壓和相對(duì)純凈的海水。然而，這項(xiàng)技術(shù)此前一直難以實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)如今，已經(jīng)在石油和天然氣行業(yè)普及的深海機(jī)器人，加之已成為陸地淡化廠標(biāo)配的先進(jìn)反滲透濾膜等關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用才讓這種技術(shù)落地具備了可行性。
未來(lái)幾十年，由于極端天氣日益加劇、全球含水層枯竭、海水倒灌以及城市人口增長(zhǎng)，水資源短缺問(wèn)題將愈發(fā)嚴(yán)峻。這從根本上威脅著人類生存，不僅是因?yàn)槿藗冃枰畞?lái)維持生命，更因?yàn)闆](méi)有水，就沒(méi)有糧食生產(chǎn)和工業(yè)制造，甚至連電力供應(yīng)也將捉襟見(jiàn)肘。
從天方夜譚到未來(lái)希望
幾十年來(lái)，海水淡化技術(shù)是加勒比海、阿聯(lián)酋等地人類生存的必要條件。但這種技術(shù)始終只是萬(wàn)不得已的最后選擇，主要原因在于成本。
“海水淡化是成本最高的水資源獲取方式，這一點(diǎn)無(wú)可回避，”資深顧問(wèn)湯姆?潘克拉茨（Tom Pankratz）坦言。他已經(jīng)在業(yè)內(nèi)深耕 45 年，參與過(guò)全球多個(gè)大型海水淡化項(xiàng)目。
工程師們過(guò)去在陸地上淡化海水的做法堪稱“煮?！保赫麴s海水產(chǎn)生蒸汽，蒸汽冷凝后成為飲用水，在此過(guò)程中用產(chǎn)生的余熱驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電，從而部分抵消高昂成本。這種方式能耗極高，以至于 20 世紀(jì) 60 年代曾有人甚至提議使用核能來(lái)淡化海水。目前全球最大的海水淡化廠位于沙特阿拉伯的拉斯海爾，其大部分淡水仍是通過(guò)蒸發(fā)法生產(chǎn)的。
潘克拉茨表示，大約在 2000 年前后，反滲透技術(shù)的出現(xiàn)徹底改變了游戲規(guī)則。這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)高壓將水壓過(guò)一張孔隙小到只有水分子能夠通過(guò)的塑料薄膜，從而分離出鹽分和其他雜質(zhì)。這種工藝的能耗大約只有蒸發(fā)法的一半，從而成為海水淡化更可行的選擇。2002 年，特立尼達(dá)和多巴哥建立了一座反滲透淡化廠，如今每天產(chǎn)水 4000 萬(wàn)加侖（約合 1.5 億升）；2005 年，以色列也建成一座類似工廠，目前日產(chǎn)量達(dá) 8500 萬(wàn)加侖（約合 3.2 億升）。
隨后更多工廠建成，反滲透法現(xiàn)已成為海水淡化的主流方式。
即便如此，潘克拉茨認(rèn)為，與水庫(kù)和含水層等傳統(tǒng)水源相比，利用反滲透技術(shù)淡化海水的成本依然高昂，每 1000 加侖（約合 3785 升）大約在 2 至 6 美元之間。加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）工程學(xué)教授、海水淡化技術(shù)公司 OceanWell 顧問(wèn)埃里克?霍克（Eric Hoek）表示，其中很大一部分成本取決于電價(jià)。
此外，在海邊建設(shè)海水淡化廠還有其他隱形成本：取水口可能會(huì)吸入海洋生物；而出水口排放的高濃度鹽水則會(huì)危害同一片海域的生態(tài)系統(tǒng)。正是由于這些問(wèn)題，加州在 2022 年否決為缺水嚴(yán)重的亨廷頓海灘籌建數(shù)十年的海水淡化廠項(xiàng)目。
深潛入海，大有可為
總部位于挪威奧斯陸的 Flocean、荷蘭的 Waterise 以及美國(guó)舊金山灣區(qū)的 OceanWell 等公司，都抓住了海水淡化的核心理念，并將其“沉”入至少 400 米深的海底。
其原理不難理解：與其耗費(fèi)巨大能源先將海水抽上陸地，再在工廠內(nèi)加壓處理，為何不直接利用海洋深處強(qiáng)大的自然高壓呢？在深海環(huán)境下，只要將反滲透膜另一側(cè)的淡水泵向海面，海水自然就會(huì)因壓力差穿過(guò)濾膜。這樣一來(lái)，最終可節(jié)省高達(dá) 40% 的凈能耗。
此外，這一技術(shù)還有其他顯著優(yōu)勢(shì)：設(shè)施可以遠(yuǎn)離海岸，不影響海濱景觀，無(wú)需搶占寶貴的海濱土地。而且一旦建成，系統(tǒng)可以輕松擴(kuò)容，而不必為廠房用地重新談判。
由于整個(gè)處理過(guò)程都在深海，產(chǎn)生的高濃度鹽水能被洋流迅速稀釋擴(kuò)散，不會(huì)傷害水生動(dòng)植物。而且深海的海水更潔凈，沒(méi)有微生物、魚(yú)類排泄物以及其他容易堵塞反滲透膜的雜質(zhì)。
這三家公司的首席執(zhí)行官都表示，這些系統(tǒng)的落地并非基礎(chǔ)性科學(xué)突破，而是深海機(jī)器人、海底電纜等技術(shù)的日益普及、成本下降和功能增強(qiáng)。
從試點(diǎn)項(xiàng)目到商業(yè)落地
盡管這項(xiàng)技術(shù)前景廣闊，但目前三家公司都只建造了規(guī)模不大的試點(diǎn)設(shè)施，用以向潛在客戶證明其價(jià)值。他們都在尋求與當(dāng)?shù)卣炗嗛L(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的合同。雖然這類合同不易達(dá)成，但唯有此類客戶才能將技術(shù)演示轉(zhuǎn)化為實(shí)實(shí)在在的商業(yè)項(xiàng)目。
Flocean 和 Waterise 都將試點(diǎn)工廠設(shè)在了挪威近海海底，靠近為當(dāng)?shù)靥峁┠茉吹谋焙ｃ@井平臺(tái)。Flocean 已經(jīng)開(kāi)始為當(dāng)?shù)匾患疑a(chǎn)高端雞尾酒冰塊的公司供應(yīng)超純水。
OceanWell 則將其演示設(shè)施建在了加州拉斯維金斯市政水務(wù)區(qū)的一個(gè)水庫(kù)里，距離馬里布內(nèi)陸不遠(yuǎn)。
Flocean 公司的首個(gè)客戶將是挪威蒙斯塔德（Mongstad）的大型海上工業(yè)設(shè)施。據(jù)公司首席執(zhí)行官亞歷克斯?富格勒桑（Alex Fuglesang）介紹，項(xiàng)目初期僅需一臺(tái) 40 噸重的設(shè)備，計(jì)劃于 2026 年下半年投入運(yùn)營(yíng)，預(yù)計(jì)日產(chǎn)水量約 26.4 萬(wàn)加侖（約合 100 萬(wàn)升）。屆時(shí)，這將成為世界上第一座大型深海海水淡化廠。
Waterise 公司則宣布已與工業(yè)客戶約旦磷酸鹽礦業(yè)公司（Jordan Phosphates Mines）達(dá)成協(xié)議，將在亞喀巴灣深處進(jìn)行海水淡化，每天能提供 660 萬(wàn)加侖（約合 2500 萬(wàn)升）的淡水。公司計(jì)劃于今年晚些時(shí)候開(kāi)始建造第一座工廠，設(shè)計(jì)日產(chǎn)量在 790 萬(wàn)加侖（3000 萬(wàn)升）至 1300 萬(wàn)加侖（5000 萬(wàn)升）之間。
當(dāng)然，這只是公司的目標(biāo)。UCLA 的霍克教授提醒，除非其中一些項(xiàng)目真正在海底成功運(yùn)行數(shù)年甚至數(shù)十年，否則很難判斷它們能否真正兌現(xiàn)承諾。深海淡化項(xiàng)目的維護(hù)成本、以及鹽度和溫度波動(dòng)對(duì)設(shè)備性能的影響，目前都還是未知數(shù)。
歷史上不乏理論上可行卻未能鋪開(kāi)的構(gòu)想，從核動(dòng)力貨船到沙漠深處的太陽(yáng)能熱電廠皆是如此。業(yè)內(nèi)資深專家潘克拉茨則認(rèn)為，這些公司中至少會(huì)有一家能夠在深海站穩(wěn)腳跟。他補(bǔ)充道：“但距離現(xiàn)實(shí)有多遠(yuǎn)，最終又有多少項(xiàng)目能夠成功，就是另一回事了?！?/p>來(lái)源:IT之家
