
隨著水快速成為一種熱門商品,尤其是在容易出現的干旱地區,人口迅速發展,一個明顯的解決方案是將鹽從海水中取出。畢竟,淡化技術已經存在了數千年。甚至亞里士多德都在解決這個問題。
作為淡化水的誘人,能源成本使它變得相當不可能。
西澳大利亞州水公司的工程師加里·克里普(Gary Crisp)說:“直到最近,海水脫鹽是一種非常昂貴的水源解決方案。”
喝海水筆直是一個壞主意,因為您的身體必須通過小便來排出鹽水比實際收穫。海水每加侖大約有130克鹽。淡化可以將鹽水平降低至每加侖2克以下,這是安全人類消費的極限。
目前,每天在全球範圍內淡化10至130億加侖的水。這僅佔全球用水量的0.2%,但數量正在增加。
維多利亞大學的史蒂芬·格雷(Stephen Gray)說:“全世界的海水淡化能力有了顯著的增長,預計將持續一段時間。”
格雷(Gray)被選為在澳大利亞領導一項新的研究計劃(許多地區缺乏淡水供應)來提高淡化植物的效率。
亞里士多德的努力
回到公元前4世紀,亞里士多德(Aristotle)使用連續的過濾器想像,從海水中除去鹽。
但是,淡化的第一個實際做法是從沸騰的鹽水中收集淡水蒸汽。大約在公元200年,水手們開始用簡單的鍋爐在船上脫鹽。
如今,這種蒸餾過程所需的能量使其大規模昂貴。因此,當前許多所謂的“熱海水淡化”的市場都在中東石油富裕的貧困國家中。
自1950年代以來,研究人員一直在開發可以過濾鹽的膜,類似於亞里士多德最初設想的膜。目前,這種膜技術有時稱為“反滲透”,需要四分之一的能量,而蒸餾鹽水的價格的一半則需要一半。
Crisp說:“在過去的十年中,海水反向滲透已經成熟成為熱淡化的可行替代品。”
能量是關鍵
但是,即使有膜,也需要大量能量來產生迫使水通過過濾器的高壓。當前的方法需要大約14千瓦時的能量才能生產1,000加侖的脫鹽海水。
根據美國地質調查局的報導,典型的美國人每天使用80至100加侖的水。整個國家每天消耗大約3230億加侖的地表水和另外845億加侖的地下水。
如果一半的水來自淡化,美國將需要100多個額外的電廠,每個發電廠都有能力。
根據當地能源價格,1,000加侖的淡化海水的價格約為3或4美元。儘管這似乎並不多,但在許多地方仍然更便宜,可以從地面抽水或從其他地方進口水。
但是,價格差異無疑會狹窄,尤其是在可能體驗更多的地區強烈的干旱由於氣候變化。
用水量的增長速度是人口增長的兩倍,導致越來越多的社區遭受水短缺。對淡水供應的需求將推動價格上漲,從而使淡化越來越有吸引力。
在膜上進行頭腦風暴
全世界的海水淡化植物的數量已增長到15,000多個,並繼續努力使其更實惠。
上個月,澳大利亞最大的科學研究局與九個主要大學一起參加了一項膜研究計劃,以降低脫鹽能源成本,以及與堅持膜並污染膜相關的維護成本。
格雷說:“降低海水淡化所需的能量和膜的結垢傾向是淡化面臨的兩個最大挑戰。”
一支由多樣化的研究人員組成的團隊將試圖通過開發新型的膜材料來解決這些問題。目的是減少淡化所需的能量的一半。
格雷說:“我們希望在未來10年內能提供一些可用的東西。”
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