海水淡化新希望 (2)

海水淡化新希望 (2)
知識通訊評論第66期

前滲透淡化

事先處理海水並無法完全避免薄膜阻塞劣化，所以這些薄膜必須經過化學清洗並經常更換，這是主要的成本。每一家製水公司應付「生化阻塞」、鹽分沈澱，以及其他會減少水流通過薄膜的劣化過程，方式各有千秋。

為了解決阻塞問題，有些靠海岸的製水工廠經營者，在地質允許的地方，以挖掘海灘水井抽水來取代直接由海中取水。海灘沙就像天然的濾網，對海水進行預先處理。海灘水井也有避免魚類以及其他海洋生物，困死在抽水管線裡的好處，這是海岸邊的海水淡化處理很普遍的一個問題。

即使聚合薄膜已經比初發展出來時，更具有滲透性跟持久，在海水淡化過程中所使用的逆滲透技術跟薄膜材料，基本沒有什麼大的改變。最近專款撥出二億五千萬美元，發展海水淡化技術的新加坡，其科學家正在著手測試替代科技，比方說將薄膜科技與蒸發過程結合於一體的薄膜蒸餾法。這項科技接著就可以搭配太陽能、地熱能源或廢棄物生熱技術使用。

另一個充滿前景的方法，是使用奈米碳管。這是一排分子大小的吸量管，水分以無摩擦力的狀態，受壓通過這些管線的速度，比起通過聚合薄膜快上一千倍。然而還沒有人展示過奈米碳管的海水淡化能力，或是指出要如何解決阻塞問題。此外根據專家的看法，這項需要水壓才能運作的科技，只能減少大約百分之二十的能源消耗量。

現在已經有根據在極低壓之下運作的「前滲透性原理」，開發出來的海水淡化科技原型機。美國耶魯大學環境工程師艾利默李奇 (Menachem Elimelech) 領導其研究團隊，建造了一個使用滲透壓而不是水壓的海水淡化實驗工廠。研究人員把含有溶解的阿摩尼亞跟二氧化碳氣體的濃縮溶劑，擺在薄膜後方來製造滲透壓，這會把鹽水從另一邊吸過薄膜；然後把溶劑加熱到攝氏五十八度，攫取從溶劑中揮發的阿摩尼亞跟二氧化碳，就能得到淡水。

艾利默李奇表示，就絕對值來說，這套作法並不如逆滲透那麼有效率，但好處是你可以利用廢棄物熱能，由溶劑中分解出鹽分。

前滲透法除了比較沒那麼能源密集以外，還能夠大幅減少鹽水排放。現有的海水淡化過程所產生的殘餘鹽水，必須要加水稀釋，才能達到對海洋生物無害的濃度。

然而艾利默李奇也指出，前滲透法所用的薄膜必須要極薄、極具有滲透性，又必須耐得住具有強烈鹽基性的水分，這樣的裝置還不能有商業的可行性。

能源始終是關鍵性的限制。二十年前需要五到十千瓦小時的電力，才能生產一立方公尺的淡化海水；像是阿胥克隆那樣的現代逆滲透廠房，則需要二千瓦小時的電力生產等量的水。世界紀錄由加州一間實驗廠房保持，生產等量的水需耗費一點五八千瓦小時的電力。根據熱力學定律的理論極限，完全善用能源的海水淡化過程，生產等量的水大約需要用到零點七千瓦小時的電力。由於要達到意欲獲得的高水流速率，需要用到額外的電力，像阿胥克隆這類的廠房，實際上已經接近實際可行的能源效率極限。

任職於位於荷蘭的聯合國教科文組織水資源教育研究中心的海水淡化專家艾米 (Gary Amy) 表示，你可以更進一步改良薄膜的材質，或是充分運用能源回收裝置，但不管怎樣，海水淡化的能源效率很快就會到達平穩狀態。

儘管有這諸多限制，設計良好的海水淡化工廠比起大型水壩、輸油管線或運河，仍然更具有能源效率，對環境的影響也更為安全。在美國依利諾大學香檳校區服務，擔任一個由美國國家科學基金會贊助的海水淨化科技中心主任的機械工程師夏儂 (Mark Shannon) 表示，海水淡化是一種能夠緩和缺水問題的科技，卻不是解決之道。

澳洲伯斯海水淡化廠

倫金以及他的支持者準備發起新一輪的抗議活動，不過比起西邊的伯斯，墨爾本可能會把事情搞得更糟。二○○六年在伯斯開始營運的海水淡化廠，價值三億兩千九百萬美元，當時很勉強地獲得當地民眾支持。事實上價值八億一千一百萬美元的第二間工廠，如今已在規劃當中。關鍵的奧秘在於再生能源：這間工廠的電力主要來自一個風力發電農場，而其中百分之九十的電力可以透過能源回收裝置再生而得。

[註] 更多資訊請參考知識通訊評論第66期