气候变化、天旱、人口增长和工业发展,令本世纪用水需求不断上升,令人担心饮用水会供不应求。按国际海水淡化组织最新数据,现时全球共有13,080所海水淡化工厂,每天可生产总共55.6万立方米饮用水,仅占全球可用水0.5%,现在已经掀起海水淡化革命。
地球上虽然水源丰富,但超过97%盐分过高不适宜饮用,只靠河流、湖泊或地下水提供食水。气候变化、天旱、人口增长和工业发展,令本世纪用水需求不断上升,令人担心饮用水会供不应求。按联合国统计,当前超过10亿人仍生活在缺乏水源的地方,人数于2025年更可能上升至18亿。
四面临水用不得
无疑,海洋能提供无限水源,但由于含有盐分,要经过淡化才可饮用。按国际海水淡化组织最新数据,现时全球共有13,080所海水淡化工厂,每天可生产总共55.6万立方米饮用水,仅占全球可用水0.5%。淡化工程所需能源大、成本高,过往只有油价低和缺乏水源的国家使用。不过,时至今日水源缺乏不再是单一地区问题,全球大多数地区人民正活在长期旱灾及水源不足,令海水淡化需求大增,连加州、伦敦及多个澳洲城市亦计划兴建淡化工厂。
虽然有关工程有助解决饮用水不足,但过往仍未获所有人认同。环保团体指,一个大型海水淡化工厂每年所用能源,便等同3万户家庭用电量。过程亦会排放温室气体,又会令海洋生物误闯机械造成伤亡。但随着科技进步,淡化成本已大大降低,澳洲便有化淡工厂转用风力发电来运作。
技术源自糖厂
早在16世纪,欧洲探险家已在一次航海中,透过煮沸减少海水盐分,踏上海水淡化第一步,但真正转折点便要追溯至1850年美国制糖工业。当年工程师NorbertRillieux发明利用多效蒸馏来提炼结晶糖,原理是运用一连串小密室,让每一密室逐步减压,随后密室的能源需求便逐步下降,加上较前密室所生成热能可重复给予余下密室使用,能源消耗量便下降超过8成,大大节省制糖成本,有关技术便被引入海水淡化。
可惜,只有少量多效蒸馏海水淡化工厂面世,因为海水矿物质会沉淀在热能转换面,阻碍能源转换。及后,新技术“thermal-desalination”(热力去盐)解决了这问题,海水蒸发过程无须再经过热能转换面,但工程却需大量热蒸汽。因此,热能海水淡化工厂须兴建在发电站旁,能源消耗极大。
技术不断改良
其后,美国科学家开始研究以渗透膜阻隔可溶水盐分,希望把产量提高。初期,逆渗透作用只能出产少量饮用水,成效不大,直到1960年SidneyLoeb和SrinivasaSourirajan制成新种渗透膜,能阻隔可溶水盐分,他们发现在较浓的溶液上施压便能生成“逆转渗透作用”,因而令产量大大增加。
但“逆转渗透作用”并非完美,海水的可溶微粒会堵塞渗透膜,事前要利用过滤器和化学物料来去除,渗透式膜亦须定期清洗。一般来说,每公升海水含有33至37克可溶微粒,但要转化成饮用水便须大费周章。至70年代,经交链反应(cross-linkingreaction)程序处理的全新逆渗透膜面世,不但能增加水流量,更能承受不同酸碱度及温度转变,有关技术自此垄断淡化工业。