<p>幾乎每天都有全球水危機的新證據(jù)出現(xiàn)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>去年冬天，美國第二大水庫鮑威爾湖的水位降至近60年來的最低水平。風景如畫的威尼斯運河干涸了，而法國已經有一個多月沒有明顯降雨。</p> <p>&nbsp;</p> <p>與此同時，世界各地的干旱狀況繼續(xù)威脅著農業(yè)、野生動物和公眾健康。</p> <p>&nbsp;</p> <p>全球水供應正處于危險之中，而且這一危機的加速速度似乎比制定解決方案的速度還要快。然而，補救措施正在出現(xiàn)&mdash;&mdash;特別是通過CoWERC，一個由西北大學水研究中心的科學家和長期處于水創(chuàng)新前沿的以色列的科學家共同創(chuàng)立的全球合作組織。</p> <p>&nbsp;</p> <p>十多年前，以色列就其淡水供應不斷萎縮發(fā)出警報，如今，以色列從地中海淡化了約75%的飲用水。它也是廢水回收的全球領導者，將近90%的廢水重新用于農業(yè)灌溉和其他用途。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這些進展是西北大學年度全球工程旅行以色列(GET)的一個關鍵焦點，這是由大學以色列創(chuàng)新項目和水研究中心共同組織的年度出國留學之旅，并得到麥考密克全球倡議和西北大學可持續(xù)發(fā)展與能源研究所(ISEN)的支持。這次徒步旅行使大學生能夠前往以色列，了解可持續(xù)水資源管理的最新進展。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;以色列能夠如此迅速地實施(水危機)切實可行的解決方案，這讓我感到驚訝。&rdquo;土木工程專業(yè)的大三學生彼得&middot;平德(Peter Pinder)說。去年秋天，他參加了GET之旅，前往以色列。&ldquo;他們創(chuàng)造變革、扭轉這一問題的能力令人印象深刻，他們現(xiàn)在是這一領域的全球領導者。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">水-能量系統(tǒng)的完整視圖</span></strong></p> <p><br />CoWERC是美國-以色列水能合作研究中心，三年前由美國西北大學和以色列內蓋夫本-古里安大學共同成立。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們有廣泛的專業(yè)知識，所以我們有能力采取相當廣泛的觀點，然后專注于最有影響力的工作。&rdquo;CoWERC聯(lián)合主任兼水研究中心主任亞倫&middot;帕克曼說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>麥考密克工程學院土木與環(huán)境工程教授帕克曼說，水和能源是密不可分的。水的凈化和分配需要大量的能量，而反過來，水對能源的生產是必不可少的。廢水本身就含有大量的能量。</p> <p>&nbsp;</p> <p>其中任何一個過程的創(chuàng)新和效率都可以對循環(huán)產生指數(shù)級的影響，為人類消費和農業(yè)生產更多的水，為各種其他目的生產更多的能源。</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">將廢水轉化為能源</span></strong></p> <p>&nbsp;</p> <p>廢水可能不能飲用，但它確實含有營養(yǎng)物質。它也充滿了能量，可以用于其他目的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這就是為什么土木與環(huán)境工程副教授喬治&middot;威爾斯(George Wells)和他的團隊正在努力改變我們看待廢水的方式&mdash;&mdash;從單純的&ldquo;污水&rdquo;轉變?yōu)榭捎糜谀茉?、施肥和其他目的的東西。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Wells實驗室正在開發(fā)一種名為CANDO+P的新技術，該技術可以從廢水中回收營養(yǎng)物質，同時生產清潔的水進行再利用。這一過程以一種可以用于生物能源的方式去除氮，而磷則以一種可以作為肥料重復使用的形式回收。</p> <p>&nbsp;</p> <p>像CANDO+P這樣的創(chuàng)新方法在降低廢水回用障礙方面具有巨大潛力，Wells解釋道。&ldquo;這些新技術最終為真正的循環(huán)水經濟提供了一條道路，&rdquo;他說。&ldquo;這一愿景不僅對以色列和美國至關重要，對全世界可持續(xù)的水資源管理也至關重要。&rdquo;<img src="https://news.northwestern.edu/assets/Slides/get1540__ScaleMaxWidthWzc3MF0.jpg" width="770" height="435" />&nbsp;</p> <p>農業(yè)用水增加</p> <p><br />資源通常隨著人口的增加而減少。但廢水卻不是這樣，它可能是唯一一種隨著人口增長而變得更加豐富的&ldquo;資源&rdquo;。因此，科學家們特別熱衷于尋找改善廢水質量的方法，以便更多的廢水可以用于其他用途。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在以色列，以色列理工學院的Alex Furman教授和他的團隊正在測試一種清潔農業(yè)灌溉廢水的新方法。研究人員發(fā)現(xiàn)，通過向土壤中注入空氣，可以加速碳和氮等元素被氧化并有效地從水中去除的自然過程。</p> <p>&nbsp;</p> <p>根據(jù)弗曼的說法，這種方法有可能極大地增加用于灌溉的廢水量，并確保水比離開處理廠時更清潔。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他說:&ldquo;這一過程可能會使我們現(xiàn)場設施的能力翻倍。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">對水過濾進行更明智的投資</span></strong></p> <p><br />過濾膜&mdash;&mdash;點綴著納米或更小尺寸孔隙的物理屏障&mdash;&mdash;對脫鹽和凈化水至關重要。這種膜可以捕獲細顆粒和離子，包括污染物和鹽，并允許清潔的水從另一邊出現(xiàn)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>但是這種膜的維護成本很高。污染物積聚在表面，需要更大的壓力和更多的能量來推動水通過毛孔。有一種更有效的膜可以抵抗污染物的積聚，但它更昂貴。</p> <p>&nbsp;</p> <p>然而，化學和生物工程副教授、西北大學工程可持續(xù)性和彈性中心主任詹妮弗&middot;鄧恩(Jennifer Dunn)最近領導的一項研究發(fā)現(xiàn)，從長遠來看，安裝這些更有效的膜可以節(jié)省資金。這可以為新的海水淡化廠和其他可持續(xù)技術騰出更多資金。</p> <p>&nbsp;</p> <p>鄧恩說:&ldquo;我們所能做的任何改善膜的壽命或降低清潔成本的事情都將有助于降低清潔水的成本。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p><strong><span class="h1">利用以色列的創(chuàng)新戰(zhàn)略</span></strong></p> <p><br />西北大學和以色列研究人員的這些研究以及其他研究有可能從根本上影響水-能源系統(tǒng)。通過資助和合作，CoWERC支持這些努力，并協(xié)助它們從實驗室發(fā)展到現(xiàn)場。</p> <p>&nbsp;</p> <p>帕克曼說:&ldquo;我們正在利用以色列的創(chuàng)新戰(zhàn)略來擴大和測試我們可以在這里部署的東西。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>通過挖掘美國水利基礎設施的不同條件和需求，研究人員可以迅速確定解決方案在世界各地的適用情況。</p> <p>&nbsp;</p> <p>帕克曼說:&ldquo;我們有一些世界上最好的團隊參與其中，我們有非常明確的戰(zhàn)略。&rdquo;&ldquo;在將我們的工作從實驗室推向實地方面，我們有非常好的勢頭。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>麗貝卡&middot;林德爾，自由撰稿人。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>