小小海水泵就能將海浪加壓上岸進行淡化。圖/Atmocean官網及FB
Atmocean工作人員在近海部署能自然攝入海浪的海水泵碟盤。 圖/Atmocean官網及FB
Atmocean的創辦人Phillip kithil(左)&營運長Chris White(右)。 圖/Atmocean官網及FB
文/李盈、李小敏
地球表面70%是海水,如能善加利用,將是取之不盡的豐沛資源。說起來,「海水淡化」並非全新技術,可是傳統的海水淡化廠,必須以燃油或燃氣的方式驅動高壓泵,帶來驚人碳排,如今藉助新科技已能低碳淡化海水,甚至還能將淡化海水的廢水,轉化成環保建材……
16世紀的航海冒險家,就已懂得透過蒸餾的方式,把海水變為淡水。其後隨著工業革命,煉糖業發展出精密的過濾和提純技術,及二戰時的飲用水需求增加,使得海水淡化技術變得爐火純青,20世紀,更因水資源的匱乏而急速發展。
「海水淡化」技術最為普遍的中東地區,如沙烏地阿拉伯、以色列,當地70%的淡水仰賴海水淡化;其次來是美國、日本、西班牙等國家。截至目前為止,全球每年海水淡化的規模,仍以10%以上的比例高速成長,這也是全球未來解決水資源危機的主要途徑之一。
傳統淡化方式很耗能
台灣四面環海,卻仍是世界排名前20的缺水國家,在經歷過2021年台灣「百年大旱」後,政府加速推動海水淡化計畫,目前全台共有26座海水淡化廠,唯僅3座在台灣本島,其他多在離島區域。
傳統海水淡化技術雖能解決缺水問題,卻有幾個明顯缺點:1.工程材料消耗大;2.大量的濃鹽廢水與熱能需要處理;3.能量損耗更是最大的問題──大多的淡化製程高度仰賴天然氣或柴油燃料驅動高壓泵;帶來淡水的同時,也帶來更多的碳排量。
海水泵順勢引水上岸
美國工程師Philip Kithil想到了一個環境友善的方式,就是利用排成陣列的海水泵系統,乘著波浪撲向岸邊的水壓,順勢將海水送入岸上的淨化系統中,既可節能,還有助於漁業發展。
他在美國新墨西哥州成立Atmocean(波能)公司,運用一個200×200英尺(約等於3716平方公尺)的海水泵陣列,與一個加壓裝置組成一套系統,當海浪經過海水泵時,能大量攝入海水。波浪退去時,海水泵會以每平方英吋約180磅的液壓送至岸上,再按海水淡化製程的需求,逆滲透加壓至900磅,讓海水開始脫鹽並淨化、淡化。
效能高又不耗費能源
波能為求系統的穩定性,與美國能源部管理的桑迪亞國家實驗室合作。藉由模型運算及物理建模,證實只要放置一定數量的海水泵,無需另外的設備,日常波浪的水壓便足以把海水送到陸上的淨化系統中。
波能公司接著在祕魯沿海進行實測。觀察藉由海浪的動力,系統可否全天候運作,經過6個月的測試,發現效果十分顯著,平均每年能讓5000萬立方英尺的海水運上陸地,產生500萬立方英尺的淡水(約為台灣14萬1583度自來水),適用農業灌溉或是日常飲水。
海洋是抗暖化百寶箱
波能系統的運行成本很低,非常環保,此外,還有助於當地漁業發展。海水泵發明人Kithil表示:「每個泵的陣列都創造了一個海洋保護區,魚群能自由游動不會被限制。當地漁民用漁船協助布置水泵,也為他們帶來了穩定的工作。」
波能不單解決了傳統海水淡化附帶產生的消耗能源及碳排、熱力等問題,還能在攝入海水的過程中,清理塑膠垃圾,並藉由波浪製造電能(發電),以環保的方式產製能源。
團隊目前正努力優化系統,並發展波浪驅動海洋上升流系統,提取深海的水以冷卻上層海洋,增強海水吸收二氧化碳的能力,未來更計畫透過在深海封存大量二氧化碳來對抗全球暖化,降低颶風強度,恢復海洋漁業,並緩解珊瑚礁白化。
缺乏水資源初現解方
波能現已與中美洲的祕魯、智利、加拿大等國家合作。光是祕魯與智利就設置了1 萬3000個系統,預計每年能帶來數十億加侖的淡水(美制1加侖約等於3.785公升 ),為未來人類缺水的生存威脅,開啟了無窮的希望。
相信隨著科技技術日新月異,及來自世界各地的專家,持續為地球帶來更多環境永續的新解方,將能讓真正的永續製造、永續生活化為可能。
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