我國海水淡化工廠。
16世紀(jì)末，大力發(fā)展航海業(yè)的英國開啟了海水淡化的序幕。然而直到今天，高昂的費(fèi)用仍然是海水淡化技術(shù)的最大瓶頸。人們期待著，新技術(shù)可以突破科學(xué)瓶頸。
費(fèi)用高昂的蒸餾法和膜過濾法
中東一些國家目前多使用閃急蒸餾法。顧名思義，就是以高溫將海水汽化再凝結(jié)提純。這種方法需要耗費(fèi)大量的能源，淡化后的海水價(jià)格是普通礦泉水的三至四倍——在沙特阿拉伯，一升91號(hào)汽油的價(jià)格約合0.12美元，而一升瓶裝飲用水的價(jià)格高達(dá)0.40美元。
反滲透法是目前絕大多數(shù)國家進(jìn)行海水淡化的主要做法，它的高產(chǎn)低耗一度使人們對(duì)此事業(yè)充滿希望。它的能耗僅為電滲析法的1/2，蒸餾法的1/40。因此，從40年前，美日等發(fā)達(dá)國家先后把發(fā)展重心轉(zhuǎn)向反滲透法。
反滲透法也叫膜過濾，是一個(gè)物理過程，核心技術(shù)是脫鹽膜。用高功率的水泵讓海水沖向脫鹽膜，脫鹽膜能截留大于0.0001微米的物質(zhì)，同時(shí)允許水分子通過，在海水被淡化的同時(shí)，細(xì)菌還有水中的微量元素也基本被濾掉。
但這種方法要求水進(jìn)入反滲透膜之前，必須經(jīng)過活性炭和濾芯的過濾，來除掉水中的余氯和大顆粒物質(zhì)，以避免對(duì)反滲透膜造成損害——因?yàn)檫@種反滲透膜的售價(jià)極高。于是，嚴(yán)峻的成本核算數(shù)字又給人們潑了一盆冷水，頻繁地更換脫鹽膜和高昂的設(shè)備維修費(fèi)用，使淡水成本居高不下，不可能進(jìn)行商業(yè)化推廣。
新技術(shù)：人工制造水合物
最近美國化學(xué)工程師薩拉·霍爾曼發(fā)明了人工制造水合物獲取淡水的方法，它所需的能源尚不足傳統(tǒng)工藝的1/10。
水合物一直被認(rèn)為是替代石油的理想物質(zhì)，轉(zhuǎn)化提取技術(shù)一旦成熟，海底儲(chǔ)量可供人類使用500年。但霍爾曼卻在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了獲取淡水的方法。具體操作很簡(jiǎn)單，將乙烷氣體用高壓水泵注入海水容器中，幾分鐘之內(nèi)，細(xì)小的晶粒就漂浮到水面，它們表面看像氣泡，但和冰晶一樣堅(jiān)硬。冰霜一樣的東西逐漸積累，很快就結(jié)成了塊狀的人造水合物。而水合物一旦形成，鹽分就從晶體結(jié)構(gòu)中被排擠出去，將這樣的水合物溶解后，便可得到純凈水和氣體。
霍爾曼的宏偉理想是，在海底修建一條300米的管道，在晶化物理學(xué)、引力以及壓力梯度的共同作用下，每天生產(chǎn)15億升淡水——這或許將徹底改變地球的用水狀況。他的初步設(shè)想是，在環(huán)境深度適宜的海域，安置一根350米至450米的巨大管道，將高壓氣體泵放入其中，促使水合物形成。管道內(nèi)有類似雞尾酒的4層不同成分：最底層是海水和水合物；第二層是處于上升和溶解狀態(tài)的水合物；第三層是純凈的淡水；最頂層是氣體。淡水被抽出來，裝瓶上市，而氣體則被循環(huán)使用。
期待最后的突破
如何祛除水合物當(dāng)中的泥團(tuán)，擋住了霍爾曼抵達(dá)成功巔峰的腳步。
以色列海水淡化權(quán)威拉斐爾·賽米亞特一直也在攻克這一難題，但沒有成功。在海水脫鹽過程中，氣體泡沫周圍形成一層水合物，水合物一旦形成就會(huì)有許多海水附著在水合物晶塊上，形成泥糊糊的一團(tuán)。從泥團(tuán)中分離出淡水幾乎不可能，不解決這個(gè)問題，就不可能剔除水中的鹽分，也就無法獲得高質(zhì)量的淡水。
霍爾曼表示，他已在實(shí)驗(yàn)室里解決了這一難題，秘密就在那根長長的管道里。他說，這要?dú)w功于豎井管道中存在的自然梯度，鹽分可能會(huì)混入水合物，并隨之上浮，但由于鹽分自身的比重，它不會(huì)進(jìn)入到其之上的淡水層。此外，水合物體積越大，其所含的鹽分就越小，直至為零。霍爾曼和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)掌握了制造大塊水合物的訣竅，但他暫時(shí)不想透露過多的細(xì)節(jié)。
在眾多的質(zhì)疑聲中，霍爾曼坦率地表示，停留在距離成功一步之遙的時(shí)間越久，就說明距離成功越近。“我們的執(zhí)著決心是不容懷疑的，請(qǐng)務(wù)必相信，不到最后一刻我們不會(huì)低頭認(rèn)輸。”
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