发布时间：2025.06.06
源地址：https://www.wsj.com/tech/clean-water-deep-sea-desalination-technology-731a1577
深海海水淡化技术即将为从加勒比海到阿联酋提供清洁水源
根据联合国的数据，地球上一半的人口每年至少有一个月经历严重的水资源短缺。
一种激进的新型海水淡化技术终于即将帮助缓解全球的用水危机。其核心理念是：将海水淡化厂建在海底。
这一深海工艺最早在20世纪60年代初被提出，利用海底1000英尺以下的巨大水压和相对纯净的海水。此前一直不可行。直到最近，随着包括油气行业的深海机器人和现今陆地海水淡化中标准的先进反渗透过滤技术的商业化，这一技术才变得可行。
预计未来几十年，水资源短缺将更加严重，原因包括极端天气模式加剧、全球含水层枯竭、盐水入侵以及城市人口增长。这对人类构成根本威胁——不仅因为我们需要水饮用，还因为没有水就没有食物、制造业和极少的电力。
从不可行到可持续
几十年来，海水淡化一直是许多地区（从加勒比到阿联酋）得以居住的唯一原因。但它始终是最后的解决方案，原因只有一个。
“海水淡化是制造水最昂贵的方式，这无可避免，”拥有 45 年行业经验并参与过全球多项大型海水淡化项目的 Tom Pankratz 说。
在陆地上，工程师们曾经直接将海水煮沸，产生的蒸汽变成饮用水，同时驱动一些发电涡轮机以部分抵消成本。这个过程极其耗能，以至于20世纪60年代有人提议用核能来实现。世界上最大的海水淡化厂位于沙特阿拉伯的拉斯艾尔哈伊尔，其大量水源通过蒸发获得。
世界上最大的海水淡化厂位于沙特阿拉伯拉斯艾尔哈伊尔,采用的是需要大量能源的传统海水淡化技术。
该厂管道控制室的一名员工。 HAMAD I MOHAMMED/路透社
Pankratz 说，大约在 2000 年，反渗透技术改变了一切。在这一过程中，水被强制通过一个孔径极小的塑料膜，只有水分子能通过，盐分和其他杂质被阻挡。该过程能耗约为传统方法的一半，使其成为特立尼达的可行方案——该国于 2002 年建成一座日产 4000 万加仑水的工厂；以色列于 2005 年建成一座日产 8500 万加仑水的工厂。随后更多工厂相继建成，反渗透成为海水淡化的标准方法。
尽管如此，与传统水源如水库和含水层相比，成本仍然较高——每 1000 加仑水约需 2 至 6 美元，Pankratz 说。加州大学洛杉矶分校工程学教授、海水淡化技术公司 OceanWell 顾问 Eric Hoek 表示，成本很大程度上取决于电价。
海水淡化厂靠近海岸还存在其他成本。取水口可能吸入海洋生物；排水管则可能将高浓度盐水排回海中，对海洋生物有害。这些问题导致加州在2022年拒绝了一个筹备多年的、位于水资源匮乏的亨廷顿海滩的海水淡化项目。
更适合在水更丰富的深海区域
总部位于奥斯陆的 Flocean、总部位于荷兰的 Waterise 以及总部位于湾区的 OceanWell 是抓住海水淡化这一理念的公司之一——然后将其设备沉入至少 400 米的深度。
原理很容易理解：与其耗费大量能源将海水抽到陆地上，再在工厂内加压处理，为什么不利用海洋极端的自然压力呢？在深海，海水自然会想要穿过淡化膜，只要膜另一侧的淡水被泵送到水面。这样可以节省高达40%的净能耗。
一台没有外壳的 OceanWell 舱体被沉入拉斯维尔吉尼斯水库，作为与拉斯维尔吉尼斯市政水务区合作的试点项目。 照片：Stephanie Lincoln/OceanWell
还有其他重大优势：这些设施可以远离海岸且隐蔽，因此不会与海滨地产竞争。一旦建成，系统可以扩大规模，而无需就土地进行谈判。
由于过程发生在极深处，盐度更高的浓盐水副产品会被海洋迅速稀释，不会伤害水生植物或动物。而且在那个深度，海水更清洁——没有微生物、鱼类排泄物和其他容易污染反渗透膜的杂质。
三家公司的 CEO 都表示，这些系统并没有根本性的科学突破，只是深海机器人、海底电缆等技术的更广泛应用、更低价格和功能提升使其成为可能。
从试点工厂到实际客户
尽管技术前景广阔，这三家公司迄今只建造了规模有限的设施，以向潜在客户证明其价值。他们寻求的合同都是与政府签订的多年期合同。虽然不易获得，但这类客户是将技术演示转变为实际业务所必需的。
Flocean 和 Waterise 都将试点工厂放置在挪威近海海底，靠近为该地区提供能源的北海钻探区。Flocean 已经为一家生产高端鸡尾酒冰块的当地公司生产超纯水。
OceanWell 的示范设施位于加利福尼亚拉斯维尔吉尼斯市政水务区的一个水库，距离马里布不远的内陆地区。
Flocean 的海水淡化系统渲染图
OceanWell 的模块化深海水采集系统渲染图 FLOCEAN，OCEANWELL
Flocean 的首个客户将是挪威一个名为 Mongstad 的大型海上工业设施，预计单台 40 吨设备初期每天可生产约 264,000 加仑水。公司 CEO Alex Fuglesang 表示，该设施预计于 2026 年下半年投产，将成为全球首个大型深海海水淡化厂。
Waterise 已宣布与工业客户约旦磷矿公司达成协议，提供每天 660 万加仑在亚喀巴湾深海淡化的水。该公司计划今年晚些时候开始建设首个日产量介于 790 万至 1300 万加仑之间的工厂。
至少这是目标。加州大学洛杉矶分校的霍克表示，在这些设备真正长期（甚至数十年）在海底运行之前，很难确定它们是否能兑现承诺。目前尚不清楚它们需要多少维护，以及盐度和温度的波动会如何影响其性能。
历史上充满了那些“原则上”可行的想法，从核动力货船到深沙漠中的太阳能热发电机。业界最资深的老兵潘克拉茨认为，至少有一家公司能够在深海设立基地。“这有多近，以及最终会有多少这样的项目，是另一个问题，”他说。