水短缺:将地区性挑战转化为全球性机遇
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在 2016 年的大部分时间里,海湾合作委员会已经深受从地里冒出来的一种液体所带来的经济影响中。长期以来,石油都是地区经济的基石。石油产生的收入建设出了骄人的城市,推动了投资和现代化步伐,支撑着整个区域的发展。但是,随着海湾合作委员会地区继续发展进步,还要担心另一种液体,一种对地区未来更加重要的液体:水。
匹配需求和分布
水是生命的基础,但保障供水稳定可持续却一直是一项严峻的挑战。尽管地球表面淡水量足以供养 70 亿人,但越来越多的地区长期缺水,这主要是因为水资源分布不均衡。水资源消耗模式极其低效,大量水遭到浪费、污染或管理手段缺乏可持续性,加重了上述问题。事实上,上个世纪全球用水量的增长速度是人口增长速度的两倍多。
在全球最干旱的地区中东和北非(MENA),这些问题愈加严峻。该地区有超过一半人口生活在供不应求的“缺水”环境下。也许对于包含世界 12 个最缺水国家的该地区而言,这并不值得大惊小怪,但是供需缺口之大触目惊心。
世界银行数据显示,MENA 地区人口占全世界的 6%,但可再生供水量不足全世界的 2%。当地各国人均可再生水出产量不足 1,000 立方米/年的情况比比皆是。
2013 年 NASA 和加州大学尔湾分校公布的研究结果显示,2003 至 2009 年间,中东淡水储量急速告竭。在这七年间,中东地区淡水储量减少了 143.6 立方公里,是该阶段全球液态淡水损失最大的地区之一,损耗量几乎相当于整个死海。仅在阿联酋,过去 30 年地下水位就以约 1 米/年的速度下降,预计该国将在约 50 年后面临天然淡水资源耗竭窘境。
消耗速度失控
即便水资源需求量得到控制,水储量迅速减少依然是一项严峻的挑战。但是,如果我们考虑到水消耗,中东部分国家还是全世界耗水大国。例如,巴林每年耗水量是可用可再生水储量的 220%,而科威特的这一数字为 2,465%。 沙特阿拉伯的这一百分比为 943%,据沙特国王大学[5]研究估算,沙特阿拉伯人均日用水量为 265 升。
水消耗对农业部门而言最为重要,农业用水量通常占全区域年需求量的 80%。同时还要考虑其他因素。工业用水量增加,使得供水更加紧张,与此同时,[3]城镇化和生活方式改善也继续推动着各大城市正常活动耗水量增加。园艺灌溉、洗车等日常用项耗费了相当多的水资源。
总体形势预测并不乐观,而且还在日益恶化。面临势必加重的供水压力,外加人口增长和全球气候变化带来的负面影响,预计 2050 年 MENA 地区的人均水资源可利用量将减少一半。
缺水的商业影响
水资源短缺不仅会构成社会影响,还对商业影响巨大。 若不采取措施,这类商业影响势必加剧。
世界银行数据显示,未来 30 年,部分地区缺水造成的代价将占据 GDP 的 6%。水资源短缺还将成为移民、潜在冲突和粮食价格升高背后的主要驱动因素。
联合国也印证了这些担忧。在 2016 年《世界水资源开发报告》中,联合国强调,水资源可利用量减少将“影响地区水、能源和粮食安全,并可能影响地缘政治安全”。 报告中还提及了水资源缺乏对经济活动和就业市场造成的威胁,强调称“获得安全饮用水和卫生的权利是国际公认的一项人权……是实现其他人权不可或缺的条件”。
巨大挑战也是更大机遇
生产充足水源,支持中东不断增长的人口,这需要对水生产设施和基础设施,以及这些建设过程所需的能源进行巨额投资。
50 余年来,许多区域市场都依赖脱盐。全世界现有脱盐产能中约 70% 位于中东,而且还在增多。例如,沙特阿拉伯已决定于 2020 年前专项投入243 亿美元,扩展脱盐产能规模。
然而,目前采用的脱盐净水方法并不具备可持续性。它属于能源密集型方法,依赖充足的石油而且环境代价惨重。每年全世界的脱盐工厂会排放约 7,600 万吨二氧化碳。相当于罗马尼亚这类大小国家的排放量,预计 2040 年这一数字将增长至三倍。
因此,寻找更具可持续性的净水生产方法至关重要。这不仅是一项艰巨的挑战,也是一个巨大的机遇。国际可再生能源机构(IRENA)研究结果显示,目前全世界脱盐淡水产量中只有 1% 利用的是可再生能源,这显示出了海湾合作委员会地区成为全球脱盐创新技术领军者的雄厚商业潜力。
可再生水:负担得起的现实方案?
国际脱盐协会称,脱盐淡水需求量正以每年 8% 的速度增长。 中等收入地区和国家已经能够负担“传统”脱盐的成本。但是,如果继续使用化石燃料作为传统脱盐工厂的能源来源,只是用新的环境问题替代了旧问题。
因此,必须将关注点放在利用可再生能源脱盐上。在这方面,全球几个高瞻远瞩的市场已经采取了行动。例如,在西澳大利亚,州政府要求所有新建的脱盐工厂必须使用可再生能源,因此,珀斯海水脱盐厂(SWRO)采用了珀斯北部某风力发电厂的供电。
随着可再生技术相关成本持续降低,可再生能源生产和脱盐工艺采用的技术愈发进步,共同促进了可再生能源脱盐更容易实现。
预处理工艺、纳米技术过滤工艺和电化学脱盐等新型技术也让脱盐变得更为高效。但是,它们尚处于早期开发阶段。在推动这类技术进步的同时,我们必须推进太阳热能、太阳能光伏(PV)、风能和地热能等适用于脱盐的可再生技术进步。如果能兼顾这两方面的进步,我们就能真正影响可再生水的可利用量,范围不仅局限于中东,而是覆盖全球。
阿联酋已经认识到了这些商机背后的潜能。在去年的阿布扎比可持续发展周上,阿布扎比某政府机关协助出台了一项举措,意在探索缩小脱盐碳足迹的办法。该部门还对全球清洁水脱盐联盟(GCWDA)的成立发挥了重大作用。
鼓励的理由已经十分充分。安利捷能源公司仅用了五年时间,就已成为海湾地区最大的太阳能开发商和全球领先的太阳能解决方案开发商之一。公司通过投资和壮大,开发出了全球化、多元化的可再生能源服务,业务遍及超过 15 个国家。
这样的成功案例同样有助于改造水利产业,安利捷能源公司 [[超链接 正在积极拓展该领域实力,以实现贴合人口需求、更具可持续性的水生产。
综合方法
虽然基于可再生能源的脱盐是一个清晰的发展途径,但这一转型无法单独实现。我们还要不断开发新颖方法,应对全世界的水资源挑战,让政府、业界、科学界和全社会发挥出各自的作用。
效率必须是该战略的一大支柱。海湾合作委员会地区水费补贴力度大,因而形成了大肆浪费水资源的不良风气。阿布扎比正倡议提高水价,而阿布扎比环境部(EAD)也已经在 55,000 户家庭和 5,000 座公共建筑中安设了限流器。所有面临缺水的国家均需充分考虑将实践措施与政策措施相结合。
科学发展也很关键。 要通过一系列举措,如麻省理工学院安利捷世界供水与食品安全实验室(J-WAFS)等,在产业界和学术界间搭建合作桥梁,这是将开创性研究转化为全球社会各界实践解决方案的关键。
仅 2016 年一年,通过 J-WAFS Solutions 投资的金额就超过 200 万美元。2016 年 5 月发放了 130 万美元种子资金,8 月又分五次分别发放了 15 万美元。T目前已有 17 个活跃 J-WAFS 项目旨在解决众多问题,从污水电化学分离流程,到使用真菌酵母,再到将废物转化为食物。每一分钱都在帮助解决人类未来 50 年将面临的重大问题。
各政府也必须积极应对紧迫的共同问题。在这方面,中东地区已经取得了良好进展。沙特阿拉伯愿景 2030”国家发展战略明确认识到了水资源短缺的严重性,承诺沙特将推动“通过减少耗水量和使用净化水、再生水,优化水资源利用”。战略还称:“……拥有天然水和可再生水资源的地区将优先考虑农业用水。我们还将继续与消费者、粮食生产商和经销商协作,减少资源浪费。”
在整个海湾地区层面上,海湾合作委员会地区正在探索建设跨境水网的可能性,力求将供给相对过剩地区的水资源引流至短缺地区。 可持续“智能”城市是全海湾地区发展战略的核心,同样有助于社会各界以前所未有的高度理解和管理水资源消耗。
全球进展
尽管海湾合作委员会地区水资源改善迹象令人鼓舞,水资源短缺属于全球问题,全球技术均有一定进展。海湾合作委员会国家不仅要赶上形势,更要引领潮头。
商机必然存在,正如新加坡成功开发出新生水技术,目前这一优质再生水工艺成为了该国水资源可持续性战略的关键部分,印证了机遇的可能性。2000 年以来,净化后的中水经过三步法工艺,以先进膜技术为基础,产出了超洁净再生水。目前,这些再生水满足了新加坡 30% 的用水需求,到 2060 年有望满足该国 55% 的用水需求。
同样,2014 年巴西圣保罗的 Alto da Boa Vista 饮用水厂安装并投产了南美首个超滤饮用水系统。该系统采用 Koch Membrane Systems Inc. 的高流量膜,让水厂的处理能力翻了一番,能够处理旱季引自当地水库和澄清池的高含藻量水源。
在墨西哥南下加利福尼亚州,Sisyan LLC 正投资兴建具备可再生脱盐能力的光伏反渗透设施。而在澳大利亚墨尔本,Arup 设立的下水回收计划日回收量可达 600 立方米,为三家体育场馆提供循环水,“利用了本来会被冲走的废水”。
行动正当时
面对这些水资源短缺实战举措,MENAT 地区经受不起落后的后果。凭借掌握的技能和知识,我们足以成为该领域的全球先锋,并从这些巨大商机中受益。为了强调我们的承诺,成为全球水资源解决方案领导者,安利捷能源公司在 2017 年 1 月阿布扎比召开的世界未来能源峰会上,宣布成立 Almar Water Solutions,拓宽公司实力。Almar Water Solutions 是水基础设施开发方面的专业提供商,通过可持续的脱盐、水处理和废水处理以及回收和再利用计划,应对本地区和全世界不断增长的人口的水资源安全需求。我们还在探索将发电和反渗透脱盐设施集中在一处场所,以最大限度减小生产能耗和脱盐流程的碳足迹。该团队最初关注拉美、中东和非洲的水项目,目前已在许多国际市场积累了丰富经验。Almar Water Solutions 已经入选 MENAT 地区多项大型基础设施项目的考虑范围,近期通过多个旗舰项目预审,包括沙特阿拉伯的阿卜杜拉国王经济城(KAEC)旗舰项目和阿联酋的联邦电力水利局(FEWA)。
2007 至 2030 年间,预计 MENA 地区的脱盐能力将从 2,100 万立方米/天增长至近 1.1 亿立方米/天。如此一来,到 2030 年脱盐用电需求将增至三倍,达到 122 TWh。 因此,显然可再生脱盐发展领导者可以挖掘巨大的潜能。
通过克服迎面而来的水资源挑战,鼓励全社会投资、创新和合作,海湾合作委员会地区将站在这一创新型快速增长行业的最前沿,对未来全球发展而言水资源行业将越发关键。