
随着水快速成为一种热门商品,尤其是在容易出现的干旱地区,人口迅速发展,一个明显的解决方案是将盐从海水中取出。毕竟,淡化技术已经存在了数千年。甚至亚里士多德都在解决这个问题。
作为淡化水的诱人,能源成本使它变得相当不可能。
西澳大利亚州水公司的工程师加里·克里普(Gary Crisp)说:“直到最近,海水脱盐是一种非常昂贵的水源解决方案。”
喝海水笔直是一个坏主意,因为您的身体必须通过小便来排出盐水比实际收获。海水每加仑大约有130克盐。淡化可以将盐水平降低至每加仑2克以下,这是安全人类消费的极限。
目前,每天在全球范围内淡化10至130亿加仑的水。这仅占全球用水量的0.2%,但数量正在增加。
维多利亚大学的史蒂芬·格雷(Stephen Gray)说:“全世界的海水淡化能力有了显着的增长,预计将持续一段时间。”
格雷(Gray)被选为在澳大利亚领导一项新的研究计划(许多地区缺乏淡水供应)来提高淡化植物的效率。
亚里士多德的努力
回到公元前4世纪,亚里士多德(Aristotle)使用连续的过滤器想象,从海水中除去盐。
但是,淡化的第一个实际做法是从沸腾的盐水中收集淡水蒸汽。大约在公元200年,水手们开始用简单的锅炉在船上脱盐。
如今,这种蒸馏过程所需的能量使其大规模昂贵。因此,当前许多所谓的“热海水淡化”的市场都在中东石油富裕的贫困国家中。
自1950年代以来,研究人员一直在开发可以过滤盐的膜,类似于亚里士多德最初设想的膜。目前,这种膜技术有时称为“反渗透”,需要四分之一的能量,而蒸馏盐水的价格的一半则需要一半。
Crisp说:“在过去的十年中,海水反向渗透已经成熟成为热淡化的可行替代品。”
能量是关键
但是,即使有膜,也需要大量能量来产生迫使水通过过滤器的高压。当前的方法需要大约14千瓦时的能量才能生产1,000加仑的脱盐海水。
根据美国地质调查局的报道,典型的美国人每天使用80至100加仑的水。整个国家每天消耗大约3230亿加仑的地表水和另外845亿加仑的地下水。
如果一半的水来自淡化,美国将需要100多个额外的电厂,每个发电厂都有能力。
根据当地能源价格,1,000加仑的淡化海水的价格约为3或4美元。尽管这似乎并不多,但在许多地方仍然更便宜,可以从地面抽水或从其他地方进口水。
但是,价格差异无疑会狭窄,尤其是在可能体验更多的地区强烈的干旱由于气候变化。
用水量的增长速度是人口增长的两倍,导致越来越多的社区遭受水短缺。对淡水供应的需求将推动价格上涨,从而使淡化越来越有吸引力。
在膜上进行头脑风暴
全世界的海水淡化植物的数量已增长到15,000多个,并继续努力使其更实惠。
上个月,澳大利亚最大的科学研究局与九个主要大学一起参加了一项膜研究计划,以降低脱盐能源成本,以及与坚持膜并污染膜相关的维护成本。
格雷说:“降低海水淡化所需的能量和膜的结垢倾向是淡化面临的两个最大挑战。”
一支由多样化的研究人员组成的团队将试图通过开发新型的膜材料来解决这些问题。目的是减少淡化所需的能量的一半。
格雷说:“我们希望在未来10年内能提供一些可用的东西。”
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