人类肾脏：对水危机的启示和解决方案

水是所有企业使用的关键资源。即使您的业务不直接水密集，许多产品也使用大量的水。电力，计算机，纸张和包装都有大量的水脚印。

无论是流入还是流出你的运营，水都是一个成本中心和风险来源，水资源压力正在成为未来几年商业世界面临的最大挑战之一。

鉴于商业机会的潜在规模，这并不奇怪公司专注于建立更好的过滤器。

Gayle Pergamit，创始人雅拓，“使用人体作为解决水危机的基础，”这样做就是制造了一项由自然首次设计的技术，这是35亿年前的工程：人类肾脏，其中40至50加仑（150 -- 每天200升）水只有小百分比丢失时丢失。

Aguavia创建了一种过滤器，模仿大自然的过滤系统，以消除100％的污染物，没有垃圾积聚。它是使用纳米技术构建的，以产生厚的膜，厚度是一个原子层。

创新的过滤技术明显更小，更便宜，更易于操作。它可用于净化水，清洁有毒废水和海洋海洋水。使用Aguavia过滤技术脱盐所需的能量估计将三分之二和总成本减少一半。

Pergamit在最近介绍了她公司的颠覆性技术可持续硅谷活动，然后会见我提供更多细节。在我们潜入Pergamit和她的团队如何开发这项新技术之前，让我们回顾问题的范围和当前过滤技术的状态。

水问题：许多人看不见

在发达的世界中，我们中的大多数人都受到水问题的庇护。我们可能会被要求减少夏季特别干燥的园林灌溉。我们可以阅读有关地下水污染的新闻报告。或者听到药品和娱乐药物，从百万水中进入供水的水供应。

但在水管理的前线上，水工程师难以满足清洁水需求。

众所周知，水与农业有密不可分地与农业有关，消耗近40％的美国淡水中使用的淡水，但众所周知的是能源生产需要大量的水。根据这一点最近的美国地质调查在美国，几乎40%的淡水都是淡水用于生产能量。

将水运送到所需的地方也是能量猪。在加利福尼亚州，近20％的总州的电力被消耗到运输水。鉴于需要运输水，加利福尼亚也有大量的海水淡化植物为需要更接近所需的水。

但是，赋予淡水是一种昂贵的选择，鉴于需要大量的能量。海水淡化的杂志报告成本高出3.5倍而不是从传统来源获得水，例如从含水层泵送。

随着地下含水层正在挖掘水和季节性降雨无法补充，净水的供应正在下降。一个联合国评估发现，世界上超过三分之一的人口居住在水力强调的地区，这将有预测到2025年增长到50％以上。

花旗集团的威尔森建设在一篇文章中陈述了“水......最终将成为最重要的物理商品......矮化油，铜，农产品和贵金属”。

一些企业已经遇到了重大挑战。Pepsico和可口可乐在印度喀拉拉邦的当地社区遇到敌对，当时他们的装瓶设施被指控使用太多当地的水。

在更多的距离区域的废水中清理越来越重要。据路透社报道，中国的环境保护部发现了这一点近50％的中国地表水被污染得如此严重以至于不适合饮用。几乎25%不适合用于工业用途。

这些问题可能会增长;造成中断和升级业务成本。

传统的水过滤技术与大自然的方法

标准过滤方法是确定必须删除的内容，然后应用最具成本效益的方法。这听起来很简单，但是存在许多挑战，从污染物的广泛不同，通过纳米尺度过滤器，维持成本和实施难度所需的能量。

为了克服许多挑战，理想的水过滤器将提供以下性能改进：

Pergamit以不同的方式看待水的问题，并从肾脏的功能中找到了灵感。肾脏被认为是生物过滤器的“黄金标准”。Pergamit解释说:“肾脏保留了好东西——水和电解质——并清除了其他所有东西。”

肾脏样滤器处理供水中不断变化的部件，而无需额外的修复方法。这是来自当前水管理策略的范式转变，专注于去除污染物。Pergamit改为问：“你想保持什么？”

Pergamit还注意到肾脏没有反冲洗以清除废物。肾脏采用“交叉流”过滤。当饲料进入肾脏时，“坏的东西”向前被冲走，而“好的东西”则沿切线穿过肾脏表面并被保留下来。

Pergamit意识到直接复制肾脏将过于复杂。而是球队将使用肾脏的整体方法。Pergamit解释说，“系统将被设计为99.5％的水恢复。就像人肾脏一样。”

保持大部分水降低过滤成本，但也使得过滤废料更简单。废物将被浓缩，可以蒸发剩余的剩余水量。然后可以安全地焚烧任何污染物。

智能膜

Pergamit和团队再次看，以找到更简单的结构来过滤水。他们能够使用科学工作彼得博士守人谁赢得了诺贝尔奖的努力。作为研究生，符合宗旨，由国家卫生授权研究所资助，导致他对身体的水上素或“水毛孔”的偶然发现。

鉴定的Aquaporin是一个多于一个例子。事实证明，成为数十亿年的动物和植物的基本组成部分。它用于有效地通过细胞移动水。

Pergamit的团队专注于执行选择和水流函数的颈部，而不是尝试复制完整的Aquaporin。

下一步是将大自然的设计转化为工作膜。Aguavia团队创造了一种膜，即一个原子层厚，即水分子范围内的直径。这比传统过滤孔小千倍。Pergamit比较大小如下：“如果新的智能膜是蚂蚁的大小，那么现有的微观技术是鲸鱼的大小。”

Pegamit描述了“Aguavia的方法是在原子水平上建立，这允许精确过滤。几百万孔中将进入膜[过滤器]的孔隙以完全精确地构建。然后单个毛孔 - 想起它们乐高块' - 对齐并捕捉到位以形成膜。“

在开发水上素风险的膜时，Pergamit和团队的性质更好。他们使它“聪明”。它是可编程处理不同的净化方案。“智能膜”可以在原子水平上修改以改变其特征，使得它产生开/关开关以根据需要允许或防止通过过滤器的组件。

即使来自有毒废物，“智能膜”已经被编程为生产高纯度饮用水。

将来，它可以被编程用于水软化。随着时间的推移，硬水将存入矿物质。管道中的这种积聚使管道缩小并增加泵水所需的能量。与清洁管道相比，在某些情况下，额外的能量额外25％。“智能膜”将被编程为维持健康要求的良好平衡和数量。其他一切，包括导致“硬水”问题的过度矿物质，将被删除。

最后，解决了传统过滤器存在的生物膜问题。这种“智能膜”的表面是如此光滑，以至于膜上的任何缺陷都比试图建立生物膜菌落的细菌的钩要小。用Pergamit的话来说，没有污垢和反冲洗的“智能膜”就是“过滤后忘记”。

下一步是什么

AguaVia的“智能膜”能够以极低的能源和运行成本过滤污染物。它符合理想滤波器的设计标准。

Pergamit现在积极追求资金来开发设备制造商业“智能膜”过滤器。该领域的其他参赛者也积极研究新的水技术。

当这些来到线时，他们将在没有获得清洁水和卫生的情况下改变商业和生活变化的比赛。

更换昂贵和苛刻的工业过程，自然的温和且高效的过滤方法可能会达到一些潜在的游戏变化成功：处理废水，所以它可以无休止地使用，使咸水和盐水容易使用，消除工业和人类需求之间的冲突，以及最后，让我们所有人都享受良好的健康饮料。

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