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在利古里亞海(意大利瓦拉茲)進(jìn)行測(cè)試的太陽能蒸餾器。

　　
據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織估計(jì)，到2025年有將近20億人可能沒有足夠的飲用水，來滿足他們的日常需求。解決這個(gè)問題的一個(gè)可能的方法是將海水淡化，即處理海水使其可飲用。然而，從海水中去除鹽分需要的能量是傳統(tǒng)淡水供應(yīng)方式(即從河流或水井中取水)的10至1000倍。

　　
基于這一問題，都靈理工大學(xué)能源部的一組工程師設(shè)計(jì)了一種新的海水淡化原型機(jī)，以可持續(xù)和低成本的方式淡化海水，更有效地利用太陽能。與以往的解決方案相比，該技術(shù)可以使給定太陽能的產(chǎn)水量翻一番，而且在不久的將來可能會(huì)進(jìn)一步提高效率。最近在《自然可持續(xù)性》雜志上發(fā)表這些研究結(jié)果的年輕研究人員由Eliodoro Chiavazzo、Matteo Morciano、Francesca Viglino、Matteo Fasano和Pietro Asinari(多尺度建模實(shí)驗(yàn)室)組成。

　　
這項(xiàng)技術(shù)的工作原理非常簡(jiǎn)單：靈感來自于植物，植物通過毛細(xì)作用和蒸騰作用將水從根部輸送到葉子上，我們的漂浮裝置能夠使用低成本的多孔材料收集海水，從而避免使用昂貴而笨重的泵。收集到的海水被太陽能加熱，從而維持鹽和蒸發(fā)水的分離。Matteo Fasano和Matteo Morciano解釋說，這一過程可以通過插入污染水和飲用水之間的薄膜來隔離，以避免它們的混合，這類似于一些能夠在海洋環(huán)境中生存的植物(例如紅樹林)。

紅樹林可在咸水中生長(zhǎng)

　　
傳統(tǒng)的海水淡化技術(shù)需要昂貴的機(jī)械或電子元件(如泵和/或控制系統(tǒng))，需要專門的技術(shù)人員進(jìn)行安裝和維護(hù)，而團(tuán)隊(duì)提出的海水淡化方法是基于自發(fā)過程，無需輔助機(jī)械和能量，因此被稱為被動(dòng)技術(shù)。所有這些都使得該設(shè)備本質(zhì)上十分便宜，且易于安裝和維修。后一種特點(diǎn)在長(zhǎng)期缺乏飲用水的沿海地區(qū)特別具有吸引力，這些地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施和投資都很缺乏。

　　
到目前為止，與有源技術(shù)相比，無源技術(shù)的一個(gè)眾所周知的缺點(diǎn)是效率低。都靈理工大學(xué)(Politecnico di Torino)的研究人員在創(chuàng)新方面遇到了這一障礙：以往的研究集中于如何最大限度地利用太陽能，而我們已經(jīng)將注意力轉(zhuǎn)移到對(duì)吸收的太陽能熱能進(jìn)行更有效的管理上。通過這種方式，我們的生產(chǎn)力達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的水平，每天每平方米產(chǎn)生的飲用水可達(dá)20升。性能提高的原因是在幾個(gè)級(jí)聯(lián)蒸發(fā)過程中太陽能熱的回收?；谶@一過程的技術(shù)通常被稱為多效(multi-effect)，這里我們提供了一個(gè)證據(jù)，證明這種策略對(duì)于被動(dòng)海水淡化技術(shù)也非常有效。

　　
經(jīng)過兩年多的研發(fā)和在利古里亞海(意大利瓦拉茲)的直接測(cè)試，工程師們聲稱，這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)在偏遠(yuǎn)的沿海地區(qū)產(chǎn)生影響，那里的飲用水很少，但太陽能充足，尤其是在發(fā)展中國(guó)家。此外，該技術(shù)特別適用于在緊急情況下提供安全、低成本的飲用水，例如在遭受洪水或海嘯襲擊的地區(qū)，使其數(shù)天或數(shù)周與電網(wǎng)和輸水管道隔絕。這項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用設(shè)想是用于食品生產(chǎn)的浮動(dòng)式花園，這是一個(gè)有趣的選擇，尤其是在人口過剩的地區(qū)。

　　
研究人員繼續(xù)在都靈理工大學(xué)的凈水中心研究這個(gè)問題，現(xiàn)在他們正在尋找可能的工業(yè)合作伙伴，使原型更加耐用、可伸縮和多用途。例如，該裝置的工程版本可用于過度開采地下水導(dǎo)致咸水滲入淡水蓄水層的沿海地區(qū)(在意大利南部一些地區(qū)這是一個(gè)特別嚴(yán)重的問題)，或可用于處理工業(yè)或采礦場(chǎng)被污染的水。