技术与创业精神如何为干涸的世界解渴

Can renewably powered desalination address the world's looming water crisis?
Can renewably powered desalination address the world's looming water crisis?Image: Herbert Goetsch/Unsplash
本内容由人工智能自动翻译。
  • 气候危机和人口增长正给全球水资源带来越来越大的压力。

  • 海水淡化提供了取之不尽的资源,但会对环境造成重大影响。

  • 新技术与公私合作伙伴关系相结合,有助于我们规划可持续的前进之路。

人们曾借助许多反乌托邦式的预测,推动全球讨论环境退化影响日益加剧的问题,尤其是在基础设施根本无力应对灾难的地区。无论是全球持续升温,还是人口不断增加(如今已接近十亿人),甚至到今天仍有许多人无法获得可靠的清洁用水;又或者是原本水源充足的社区正面临清洁水源日益枯竭的问题:这些预测终有一天会成为现实。

挑战在于确保我们不会走到那一步。令人鼓舞的是,近期由技术和创业精神推动的重大进展,或能为我们指明方向。

如果当前估算准确,到2050年,中东和非洲(MEA)将有约34亿人口,超过中国和印度人口总和。除了环境压力之外,人口增长也让各国政府面临更大压力,必须提供电力和水等基本公用服务;而在淡水匮乏的地区,水资源本已稀缺。

该地区近三分之二的人口生活在缺乏充足可再生水资源的地区,超过60%的人口生活在地表水压力较大的地方,而全球平均水平约为35%。这一情况加上不可持续的用水方式,长期以来一直是中东和非洲地区面临的问题,公共部门和私营部门都在积极寻找扭转这一破坏性趋势的方法。

过去几十年来,一项日益受到重视的显而易见的技术是海水淡化。通常,这指的是去除海水中的盐分,也可以指处理其他类型的水(如废水或微咸水),使其达到饮用标准。

对可再生能源驱动的海水淡化的需求

这种水处理技术长期以来一直受到研究和应用,以应对全球供水问题。中东一些国家依靠它满足多达90%的饮用水需求。该地区拥有全球约40%的海水淡化产能,其中很大一部分来自沙特阿拉伯、科威特、阿联酋、卡塔尔和巴林。

全球海水淡化的发展,1960—2022年。Image: 耶鲁环境360

例如,沙特阿拉伯拥有全球一些规模最大的海水淡化厂。ACWA Power等主要供应商和运营商必须提高产量并增强运营能力,尤其是在该国推行雄心勃勃的转型战略之际:既要满足不断增长的人口需求,又要推动工业化,从而进一步加大对饮用水供应的压力。

放眼全局,海水淡化对淡水供应的贡献似乎没有那么显著。根据国际水协会(IWA)的数据,海水淡化仅提供全球饮用水的1%。尽管全球已签约建设数千座海水淡化厂,其中大多数位于中东,但世界仍可进一步利用海洋的力量。正如IWA所指出的,海洋“不会受干旱影响”且“取之不尽”。然而,海水淡化被认为耗能高、成本高,而且会对环境造成重大影响。

目前,海湾地区约70%的海水淡化采用耗能较高的蒸发工艺,完全依赖化石燃料。即使基于过滤的反渗透(RO)技术日益可靠、能耗不断降低,为这一工艺提供所需压力的电力当然仍主要由化石燃料发电。

材料科学的重大进展正在进一步大幅降低反渗透工艺的能耗。与此同时,可再生能源发电成本迅速下降,为使用这类电力“驱动”反渗透工艺带来了可能。创新、创业精神以及私营部门日益深入的参与,正持续帮助降低初始成本、运营成本和环境影响;这些进展将使海水淡化能够在应对迫在眉睫的水危机中发挥关键作用。

国际利益相关团体,例如全球清洁能源海水淡化联盟一直在推动使用清洁能源进行海水淡化,并制定了截至2036年的全球目标,以进一步减少水处理过程对化石燃料的依赖。

我们需要加快努力,实现这些雄心勃勃的目标。中东一些国家已经率先启动由可再生能源驱动的海水淡化项目。应进一步降低可再生能源成本,以推动其广泛应用。海水淡化技术也可以继续改进,以提高效率并减少对环境的影响。

全球脱碳需求加快了各国的技术发展步伐。中东传统上依赖碳氢化合物满足能源需求,如今已为采用更可持续的做法付出巨大努力。这一转变高度依赖协作,许多政府举措激励私营部门不断突破创新边界。

在ACWA Power,我们发现,与中东政府机构合作,探索如何在海水淡化活动中扩大可再生能源的使用,推动了进展实现跨越式发展。欧洲和北美等其他地区也有类似做法,以确保清洁能源发电被视为一项有价值的经济投资。预计海水淡化需求只会迅速增长,产水将继续占用各国能源消耗的一部分。总体愿景是在不久的将来以可再生能源驱动的海水淡化取代传统系统。

海水淡化领域的创新必须超越能源讨论,将水质方面的关键进展纳入其中。利雅得等新兴城市面临的现代城市挑战,需要更巧妙的方式来提供可靠的公用服务。这要求采取跨部门方法,从制定有效政策到开发高科技手段。

2018年,南非开普敦开始倒数一个被称为“零日”的时刻,也就是全城饮用水彻底耗尽之时。这一末日般的情景有力推动政府重新思考基础设施战略,并更好地将技术融入基本公用服务的提供和生命延续之中。

从中东和非洲的干旱地区,到规模小且欠发达的岛屿,乃至美国广阔的大都市,技术和创业精神将继续成为全球水危机讨论的重要组成部分。政策制定者、公用事业服务提供商、学术界以及整个私营部门,都必须做好准备,把握由当下应对气候危机的努力所带来的新发现催生的新一轮机遇。

授权与转载
世界经济论坛发布的文章,可依据《知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎4.0国际公共许可协议》以及我方《使用条款》进行转载。 本文所表达的观点仅代表作者个人立场,并不代表世界经济论坛的观点。