美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校(University of Illinois- Urbana-Champaign)研究一款首次能夠收集海洋水蒸氣產生食用水的新基礎設施,希望該設施能夠解決世界多地出現的淡水短缺問題。
該項新基礎設施論文被發表到《自然》科學報告雜誌上。報告中提到,由於過度開發和氣候變遷,導致淡水資源正在減少,未來可能無法滿足人類的需求。因此他們透過機器捕捉海洋上的潮濕空氣獲得淡水,而這種淡水可以說是無限的,這可以讓一些靠海但缺乏淡水的國家,獲得乾淨且足夠的飲用水。
例如,曾是人類文明發源地之一的美索不達米亞平原,數千年來當地人依靠幼發拉底河和底格里斯河沖積出的肥沃土地維生,但現在該地區正受到缺水和水質惡化的威脅,正面臨乾旱和糧食短缺的問題。
還有今年7月份左右中國出現歷史性的乾旱,讓中國長江中下游出現乾枯,導致許多人的飲用水出現危機,糧食和農作物大量乾枯死亡。另外,河水乾枯讓中國的水力發電出現問題,導致多地無電可用,甚至引發一些產業危機。
報告還提到,由於過去的海水淡化廠需要大量能源,淡化海水時還會產生濃鹽水和其他副產品(重金屬等)。然而這些副產品不僅處理成本高昂,還會帶來重大的環境挑戰,這讓海水淡化廠面臨著可持續性問題,因此尋找經濟且較為環保的方式,有效利用海洋水源,就成為必然。
首先他們預設將水凝結機器設置在海岸邊,並用風力發電和太陽能為機器供電,同時離開海岸一段距離設置捕捉海洋表面上方大氣中水蒸氣的壓縮機,將這些水蒸氣吸入,再透過上方管道運送到岸邊冷凝成水,最後再輸送到城市或鄉鎮地區,供民眾飲用。
伊利諾伊大學土木與環境工程教授普拉溫·庫馬爾(Praveen Kumar)對該所大學的新聞社表示 ,「最終我們需要找到一種方法來增加淡水的供應,雖然現有資源的保護和再生水是必不可少的存在,但不足以滿足目前人類的需求。我們認為我們新提出的方法可以大規模地做到這一點。」
該團隊提到,這種方法並沒有淡化海水時會產生的廢棄物,若依照美國海岸附近的海水蒸發量來算,使用210米寬和100米高的垂直「捕獲水蒸氣面」,將可以提供約50萬人日常飲用。
另外,這種「捕獲水蒸氣面」大小是可以調整的,這表示能提供更多人飲用水。不過該團隊提到,目前這種設施尚未建成,他們只提供一個有關於建造和營運此類設施的思路,希望能夠降低營運成本,使這個方法變得具有持續性。
他們假設建造一座收集蒸氣和冷凝設施的成本是6億美元,相當於建造一艘大型遊輪或石油鑽井平台的成本。每天營運成本為17.5萬美元,受益的人數為50萬,那麼受益人每年均攤的建造成本和營運設施年度成本是241美元。採集到的冷凝水成本預估每1,000升只花費到2.20美元,這在市場上是具有競爭性的。
庫馬爾還表示,「水資源短缺已經成為全球性問題,目前美國科羅拉多河流域的水位下降,影響了整個美國西部。而美國西部屬於亞熱帶地區,全年雲層覆蓋很少、太陽輻射也較強烈,這讓附近的海洋不斷蒸發水。」
因此,該團隊通過分析得出,在全球許多缺水地區,若機器建在亞熱帶地區,進行捕獲海洋表面的水蒸氣是可行的,生產出的水足以供應大型人口中心。研究人員還說,這個提議的解決方案的特點是它的工作方式類似於自然水循環。
伊利諾伊大學的大氣科學教授弗朗西娜·多明格斯(Francina Dominguez)對新聞社表示,「不同之處在於,我們可以控制海洋中蒸發的水流向何處,當研究生阿菲法·拉赫曼(Afeefa Rahman)帶著這個想法來找我時,我們都想知道為甚麼以前沒有人考慮過它,因為它似乎是一個顯而易見的解決方案。」@
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