阳光如何将海水转化为沿海社区的淡水
曼哈顿
在世界许多地方，缺水是一个日益严重的问题。一种解决方案是在称为海水淡化的过程中去除海水中的盐。总部位于阿布扎比的初创公司Manhat创造了一种漂浮装置，可以捕获从海洋表面蒸发的水，并将其冷凝并收集为淡水。Manhat设想这些设备最终将用于灌溉浮动农场，如图所示。
地下水 —
中东和北非仅占世界淡水资源的1%。该地区的国家从地下水库取水的速度超过了补充的速度。这主要是为了灌溉农田：根据世界银行的一份 告，农业占中东和北非地区用水量的近80%。图为：沙特阿拉伯的麦田圈利用地下水进行灌溉。
海水淡化 —
为了克服水资源短缺并满足不断增长的需求，中东和北非国家长期以来一直在使用大型海水淡化厂生产自己的水 - 例如以色列特拉维夫的这家。
根据世界银行的计算，中东和北非地区占世界海水淡化能力的近一半，使其成为世界上最大的海水淡化市场。海水淡化在海湾石油资源丰富的国家广泛实施，在卡塔尔这样的工厂。
但中东的海水淡化具有巨大的环境成本，因为它依赖于能源密集型热淡化厂。该过程留下的废物经常被排放到海中，并可能破坏海洋生态系统。在这里，科威特一家工厂的排放物流入波斯湾。
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云播种 —
阿拉伯联合酋长国投资了另一种解决水问题的解决方案 - 称为云播种的降雨增强技术。在云播种任务期间，飞机从安装在其机翼上的耀斑中喷射盐晶体，以刺激冷凝和水滴的生长
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雨水收集 —
世界各地极端炎热和干旱的夏天提醒人们，缺水是一个紧迫的问题，而且随着气候变化，这个问题只会变得更糟。根据世界卫生组织（WHO）的数据，全球已有超过20亿人无法获得清洁用水。
对于一些国家来说，海水淡化厂提供了一种解决方案——从海水中去除盐分以满足其淡水需求。中东是世界上这些武器最集中的地区。但是，这些工厂仍然主要由化石燃料提供动力，是能源密集型的，并且该过程会产生一种称为盐水的极咸废水，当它被泵回海洋时，可能会破坏海洋生态系统和动物。
这就是为什么一些初创公司和研究人员正在更新已有数百年历史的太阳能蒸馏器技术，该技术仅使用阳光来净化水。虽然该技术距离生产海水淡化厂产生的淡水量还有很长的路要走，但它可能对离网或沿海社区有价值。
总部位于阿布扎比的初创公司Manhat成立于2019年，正在开发一种漂浮装置，无需电力或产生盐水即可蒸馏水。它由漂浮在海洋表面的温室结构组成：阳光加热并蒸发结构下方的水 - 将其与留在海中的盐晶体分开 - 随着温度冷却，水凝结成淡水并被收集在内部。
漂浮的太阳能蒸馏器
“它真的类似于自然水循环，”该公司的创始人、阿布扎比哈利法大学副教授赛义德·阿尔哈桑·阿尔哈兹拉吉博士说。他说，太阳能蒸发长期以来一直用于此目的，但通常它涉及将水放入盆地中，一旦水蒸发，盐就会留下。
与传统的太阳能蒸馏器不同，Manhat的装置漂浮在海洋中，直接从海中取水。Alhassan说，盐不会积聚在设备中，收集圆筒的角度可以防止水滴蒸发回大海。
今年早些时候，Manhat的专利技术赢得了欧洲水务创新奖，该奖项旨在表彰在水领域具有突破性解决方案的中小企业，并因其生产“零碳足迹和零盐水排斥”的淡水能力而受到赞扬。
该创业公司计划在浮动农场中利用其技术，该农场将使用其海水淡化设备为作物提供淡水灌溉，而无需水运输及其相关排放。
这将有利于干旱的沿海地区，那里的土地被集约化耕种，Alhassan说。“如果你在海面上生产（淡水）水并将其用于农业，你可以有效地使可耕地恢复活力，”他说，并补充说，这项技术可以很好地适用于像马尔代夫这样几乎没有土地可用于海水淡化厂的国家。
其他人也一直在使用太阳能蒸馏器进行创新。2020年，麻省理工学院（MIT）的研究人员开发了一种自由浮动的海水淡化装置，该装置由多层蒸发器组成，可回收水蒸气冷凝时产生的热量，从而提高其整体效率。
虽然现场测试正在进行中，但它被吹捧为一种技术，可以“潜在地服务于离网干旱的沿海地区，以提供高效，低成本的水源”。研究人员建议，它可以配置为海上的浮动面板，通过管道将淡水输送到岸边，或者可以设计为单个家庭服务，在海水箱顶部使用它。
扩大规模
Geoff Townsend致力于水处理和卫生公司艺康（Ecolab）的缺水创新，他认为，虽然太阳能创新不太可能取代传统的海水淡化，但它们可以“补充现有技术，减少海水淡化的整体碳足迹。”
但他警告说，“海水淡化通常需要提供非常可预测的供水”，并且“人们可能会担心性能的昼夜（每日）和季节性变化如何影响实现最低生产要求的能力。
对于这种技术来说，更大的挑战是规模。“缺点是它们固有的效率低下，”汤森说，并补充说，它们往往会占用大量空间来生产少量水。麻省理工学院的设备被发现每平方米的太阳能收集区域每小时产生约五升淡水。Manhat目前的浮动原型占地2.25平方米，但只有一平方米对水开放，每天产生1.5升淡水 - 考虑到世界卫生组织的估计，一个普通人每天至少需要50到100升才能健康
Alhassan说，Manhat正在努力通过优化材料和设计将这一体积增加到五升，其长期目标是达到至少20升。到目前为止，这家初创公司已经筹集了13万美元的资金，主要是通过与阿布扎比港口的合作，但随着投资的增加，他相信这些目标可以实现。
浮式养殖场概念的试点将于明年开始。通过在网格形成中连接多个模块化设备，Manhat认为，其目前的技术可以提供足够的海水淡化，以种植水密集程度较低的作物，如蘑菇，随着设备的改进，它们可以开始瞄准其他作物，如生菜或西红柿。
