海水淡化，期待新技术
2014年11月06日来源： 光明日报 作者： 苏光路
我国海水淡化工厂。 光明图片
16世纪末，大力发展航海业的英国开启了海水淡化的序幕。然而直到今天，高昂的费用仍然是海水淡化技术的最大瓶颈。人们期待着，新技术可以突破科学瓶颈。
费用高昂的蒸馏法和膜过滤法
中东一些国家目前多使用闪急蒸馏法。顾名思义，就是以高温将海水汽化再凝结提纯。这种方法需要耗费大量的能源，淡化后的海水价格是普通矿泉水的三至四倍——在沙特阿拉伯，一升91号汽油的价格约合0.12美元，而一升瓶装饮用水的价格高达0.40美元。
反渗透法是目前绝大多数国家进行海水淡化的主要做法，它的高产低耗一度使人们对此事业充满希望。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。因此，从40年前，美日等发达国家先后把发展重心转向反渗透法。
反渗透法也叫膜过滤，是一个物理过程，核心技术是脱盐膜。用高功率的水泵让海水冲向脱盐膜，脱盐膜能截留大于0.0001微米的物质，同时允许水分子通过，在海水被淡化的同时，细菌还有水中的微量元素也基本被滤掉。
但这种方法要求水进入反渗透膜之前，必须经过活性炭和滤芯的过滤，来除掉水中的余氯和大颗粒物质，以避免对反渗透膜造成损害——因为这种反渗透膜的售价极高。于是，严峻的成本核算数字又给人们泼了一盆冷水，频繁地更换脱盐膜和高昂的设备维修费用，使淡水成本居高不下，不可能进行商业化推广。
新技术：人工制造水合物
最近美国化学工程师萨拉·霍尔曼发明了人工制造水合物获取淡水的方法，它所需的能源尚不足传统工艺的1/10。
水合物一直被认为是替代石油的理想物质，转化提取技术一旦成熟，海底储量可供人类使用500年。但霍尔曼却在实验中发现了获取淡水的方法。具体操作很简单，将乙烷气体用高压水泵注入海水容器中，几分钟之内，细小的晶粒就漂浮到水面，它们表面看像气泡，但和冰晶一样坚硬。冰霜一样的东西逐渐积累，很快就结成了块状的人造水合物。而水合物一旦形成，盐分就从晶体结构中被排挤出去，将这样的水合物溶解后，便可得到纯净水和气体。
霍尔曼的宏伟理想是，在海底修建一条300米的管道，在晶化物理学、引力以及压力梯度的共同作用下，每天生产15亿升淡水——这或许将彻底改变地球的用水状况。他的初步设想是，在环境深度适宜的海域，安置一根350米至450米的巨大管道，将高压气体泵放入其中，促使水合物形成。管道内有类似鸡尾酒的4层不同成分：最底层是海水和水合物；第二层是处于上升和溶解状态的水合物；第三层是纯净的淡水；最顶层是气体。淡水被抽出来，装瓶上市，而气体则被循环使用。
期待最后的突破
如何祛除水合物当中的泥团，挡住了霍尔曼抵达成功巅峰的脚步。
以色列海水淡化权威拉斐尔·赛米亚特一直也在攻克这一难题，但没有成功。在海水脱盐过程中，气体泡沫周围形成一层水合物，水合物一旦形成就会有许多海水附着在水合物晶块上，形成泥糊糊的一团。从泥团中分离出淡水几乎不可能，不解决这个问题，就不可能剔除水中的盐分，也就无法获得高质量的淡水。
霍尔曼表示，他已在实验室里解决了这一难题，秘密就在那根长长的管道里。他说，这要归功于竖井管道中存在的自然梯度，盐分可能会混入水合物，并随之上浮，但由于盐分自身的比重，它不会进入到其之上的淡水层。此外，水合物体积越大，其所含的盐分就越小，直至为零。霍尔曼和他的团队已经掌握了制造大块水合物的诀窍，但他暂时不想透露过多的细节。
在众多的质疑声中，霍尔曼坦率地表示，停留在距离成功一步之遥的时间越久，就说明距离成功越近。“我们的执着决心是不容怀疑的，请务必相信，不到最后一刻我们不会低头认输。”
