这个故事最初出现在Yale360并经许可转载。

沿着旧金山湾渡轮犁，尾随搅起盐，沙子和淤泥，并进一步污染已经浑浊的液体，约翰·韦伯利打算变成饮用水的尾巴。但是韦伯利，海湾地区的CEO启动了一个新的，克扣能源海水淡化系统的工作，不被干扰。

“看看这个摄入的颜色，”他说，指着一个管饲褐色液体进入设备的家庭炉的大小。在那里，通过这个过程被称为正向渗透，一个新颖的解决方案公司开发拉动水分子穿过膜，留下盐和杂质的后面。当施加低温热，生物工程化的溶液中分离出像油，允许清洁的水被虹吸出。

此方法使用比需要的标准淡化电力的四分之一，使它更容易为技术对可再生能源发电运行，韦伯利说。他的公司，特雷维系统最近赢得了国际低能海水淡化的竞争和正在建设中的阿联酋试点太阳能电厂淡化海水。

随着世界对水的需求不断增加，以及像现在困扰着加州的极端干旱，随着气候变暖，预计会变得更加频繁和普遍，从海洋和其他含盐水源获取淡水将变得越来越重要。

“最终，我们将不得不开发新的水源，”加州大学伯克利分校土木与环境工程教授大卫·赛德拉克(David Sedlak)说“水4.0：过去，现在和未来世界上最重要资源。”海水淡化，与废水回收和捕获和储存雨水一起，将“三大支柱”，他说，以取代“那将会变得不那么可靠，在未来的较少的可用水源。”

然而，海水淡化是昂贵的，高能耗，并能损害海洋生态系统。此外，虽然海水占今天的淡化水60％，塞德拉克和其他人说这是更实用，可持续淡化咸少咸水和使用该技术来回收废水。因此，世界各地的公司都在研究新的技术，切海水淡化的成本，减少对环境的影响和拓宽其应用。

除了从海水除盐技术，如许愿也可以在经济上净化含盐地下水，废液工业废水和其他形式。这包括下水道淡化水回灌到地下含水层，它不久将开始做了很大的南加州的城市水域。

“这对我们来说特别有趣——我们可以在非常非常脏的水上跑步，”Webley说。“你真正应该从这整件事开始的地方是，让我们把所有能重复利用的东西都挤出来，然后开始讨论其他的选择。”

17000多个海水淡化厂在150个国家开展业务的全球，这可能会接近2020年增加一倍的容量，根据联合国世界水发展报告2014。海水淡化产生水，每天21个十亿加仑根据国际海水淡化协会，提供在干旱地区，如中东和澳大利亚的关键水源。主要的新的海水淡化设施，在工程中国，智利和其他地方。

然而，目前的标准技术，反渗透 - 在这种高压通过半透膜泵力水排除盐和杂质 - 使用大量的能量和对环境的影响丰厚。这些效应包括对水生生态系统，如在鱼卵与其摄取水吸入损害;使用刺激性的化学品清洁膜和释放大量高咸卤液放回水中。成本各不相同，但最低价格从反渗透装置脱盐海水大约是$ 750英亩 - 英尺（325851加仑） - 的两倍以上地下水的平均成本。

现在，工程师和世界各地的企业家正在努力设计更环保的淡化。有些人发明了传统的反渗透新的替代品。其中包括：以色列，他自己的依赖淡化水已经使得它在这个过程中处于世界领先地位，已经走出了与国家的最先进的一些技术，包括一个新的“半批”反渗透过程Desalitech开发了收缩能源和盐水，和无化学品的“植物在一个盒子”，由制作IDE技术;新加坡和德国的Memsys公司正在研究一种混合热膜技术，这种技术非常节能，可以利用太阳能发电。

在美国，在这两种创新和需求的水短缺的加州线索。西半球最大的海水淡化厂，A $ 1十亿的国家的最先进的反渗透工厂正在兴建圣迭戈附近，正准备开始每天生产54000000加仑 - 30万个居民供水 - 在2016年年初。在西海岸至少有其他15个海水淡化厂都在规划中的某些阶段，而一些小的已经在运行。

但是，居民对费用的关注和喜欢化学品的使用和盐水处置问题对环境的影响已经放慢，甚至停止了近期的一些项目。

“海水淡化在加州确实是一个热点问题——很多人反对它，”该公司联合创始人兼董事长亚伦·曼德尔(Aaron Mandell)说水外汇。

曼德尔希望平息他的公司使用大型抛物面反射镜收集并集中太阳的能量新工艺的关注。这里面太阳能蒸馏器，纯水蒸发，而固体留在后面。该系统是由美国加州的农业中心谷水区进行测试，清洗从土壤浸出盐污染灌溉径流。该演示是每天生产大约14000加仑淡水 - 一个值得欢迎的福音当地农民谁从联邦拨款今年收到没有水。该公司计划扩大，提高生产明年年初，一个每天200加仑。

曼德尔指出，他的盐副产品是干燥，可开采有用的化学物质，而不是有害的盐水这是昂贵的丢弃清盘。更重要的是，水区和养殖场，否则必须休耕土地，失去收入处置咸淡污水正在循环利用到新水作物。

他说:“我们看到了机会，可以把一些本来要花很多钱的废物变成有价值的东西。”“从本质上说，我们解决的是水问题的两个方面……处理和重用。

“我们的一个最大的挑战是，我们正在处理大量的农业企业仍然排序祈雨的。很多农民都真正依靠这些季节性的水循环。所以，让人们不同的角度思考气候变化，而不仅仅是季节性干旱绝对是一个挑战。”

劳伦斯利弗莫尔国家实验室和斯坦福大学的研究人员正在研究一种利用多孔碳气凝胶电极进行海水淡化的新方法。他们称之为系统流动电极电容式海水淡化或FTE-CD，排除盐电。虽然仍处在早期阶段，它的开发商称该技术需要很少的设备或能量，并且该系统可缩放以适应任何需要：从便携式个人设备到城市污水处理。

“在像加利福尼亚州，那里是含盐地下水在大量的地方，FTE-CD可以在比海水脱盐的潜在低得多的成本提供饮用水可以实现的，”共同开发迈克尔Stadermann，在劳伦斯·利弗莫尔物理化学家说。“对于淡化苦咸水，我们预测，这个方法可能高达五倍的能量比反渗透高效。”

一个在英国，沙特阿拉伯和韩国实验室长凳上最热门的新技术和其他地方是一个原子厚，穿孔的石墨烯膜，可以削减反渗透海水淡化其当前成本的一小部分。在麻省理工学院开发，膜的孔隙可以调整以优化渗透性。挂断现在是如何大规模生产的材料。

对于城市用水需求，即使是那些对替代方法的工作说反渗透（RO）可能仍将是可预见的未来的首选。

“You can talk about some of the other technologies, and I work on some of them,” said Menachem Elimelech, professor of environmental and chemical engineering at Yale University and director of Yale’s Environmental Engineering Program, “but if you need to produce water for the drinking water supply, I still think RO is the gold standard.”

近年来，反渗透技术变得更加节能，现在已经接近极限，Elimelech说。尽管如此，他和其他人仍试图通过改进细胞膜来取得进一步的进展。最大的问题之一是污染——随着时间的推移，生物膜在膜上生长，使得水泵更难工作来迫使水通过。Elimelech正在研究纳米技术来制造抗细菌膜。

回收能量的新方法也划破膜抽水所需的电力。生产厂家能量回收公司。估计被安装在新的圣地亚哥地区反渗透装置的活塞式压力器将节省115千瓦小时的电力，每年 - 相当于保持超过45000吨导致气候变暖的二氧化碳从空气中。

即便如此，新工厂生产的脱盐水将使圣迭戈县水务局每英亩-英尺花费2000美元，是目前从科罗拉多河和圣华金河三角洲运来淡水的两倍。然而，这些资源被过度开发，而且越来越不可靠，使得一个水资源稀缺的县的居民感到他们几乎没有其他选择。

也许有一天，世界上的许多地方也会感受到同样的压力，这使得在干旱的未来，抗旱水供应成了无价之宝。但是现在，许多专家说，虽然新兴技术使海水淡化变得更加可行，但经济和环境成本仍然太高。

“有可用的，以尽量减少技术，在某些情况下消除一些对环境的影响，”希瑟库里，在水项目的负责人说，太平洋研究所在奥克兰，加利福尼亚州的非营利性研究机构埋葬取水口，例如，保持海洋生物出来，扩散器可淡盐水更安全的水平。至于“其他环境影响：能源使用和所产生的温室气体排放，”库里说，技术进步降低了两个，但问题仍然存在，“其他可用的选择吗？”

上面的照片犹他州的deslination工厂通过达伦·J.布拉德利通过存在Shutterstock