16世紀時,英國女王伊麗莎白頒布了一道御旨:誰能把苦澀腥咸的海水淡化成可供人類飲用的淡水,誰就可以得到1萬英鎊的獎金。16世紀末,有人試著用蒸餾器來制作可供飲用的淡化海水,開創了人類向大海汲取飲用水的先河。
蒸餾法:能源消耗量大
蒸餾法至今仍是人類淡化海水的首要方法,其次才是反滲透法和電滲析法。目前全世界的海水淡化裝置多達2204個,總制水量每天約727萬噸。而科威特的“多級閃急蒸餾法”的裝置達32級,它的海水淡化水平居世界一流。但此方法會消耗大量能源,所以他們飲用水的價格要高過燃油的價格,沒有雄厚的財力做后盾,是難以為繼的。
反滲透法:設備維修費用高
反滲透法是目前全世界絕大多數海水淡化的主要做法。它是一個物理過程,核心技術是脫鹽膜??蒲腥藛T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,同時允許水分子通過,在海水被淡化的同時,細菌還有水中的微量元素也基本被濾掉。
頻繁地更換脫鹽膜和高昂的設備維修費用,使淡水成本居高不下,不可能進行商業化推廣。換句話說,淡化后的海水要有競爭力,必須低于當地自來水的價格,才有發展生存的空間。
人工水合物法:離成功一步之遙
最近,美國化學工程師薩拉·霍爾曼發現了可以獲取人工制造水合物的方法,這是海水淡化科技的突破性成果。它所需的能源尚不足傳統工藝的1/10,待所有的難題全部攻克,那無異于地球人最大的福音。
霍爾曼的初步設想是,在環境深度適宜的海域,安置一根350米至450米的巨大管道,將高壓氣體泵裝入其中,促使水合物形成。管內類似雞尾酒的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,而氣體則被循環使用。
之前,以色列海水淡化權威拉斐爾·賽米亞特一直也在攻克這一難題,但沒有成功。他表示,這的確是非常棘手的難題。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有許多海水附著在水合物晶塊上,形成泥糊糊的一團。從泥團中分離出淡水幾乎不可能,不解決這個問題,就不可能剔除水中的鹽分,所以就無法獲得高質量的淡水。
而霍爾曼表示,他已經克服了這一難題,至少是在實驗室里得到了解決。秘密就在那根長長的管道里。他說,這要歸功于豎井管道中存在的自然梯度,鹽分可能會混入水合物,并隨之上浮,但是,由于鹽分自身的比重,它不會進入在其之上的淡水層。
在眾多的質疑聲中,霍爾曼坦率地表示,我們停留在距離成功一步之遙的時間越久,就說明我們真的遇到了難以跨越的障礙。雖然離堆積出最理想的水合物山脊,還只差幾筐的土石,但也不排除令人扼腕的功虧一簣。但我們的執著決心是不容懷疑的,請務必相信,不到最后一刻我們是不會低頭認輸的。