導讀：近年來(lái)，眾多海灣國家提出雄心勃勃的發(fā)展戰略，尤為引人注目。全球能源價(jià)格上行周期中，這些國家的豐厚能源稟賦構成支撐其戰略的物質(zhì)基礎。然而，它們面臨的最大掣肘也來(lái)自于資源短缺，并且是一種特殊的資源短缺：淡水。環(huán)境變化及人口增長(cháng)讓水資源緊張的壓力愈發(fā)明顯，而中東與北非地區尤甚：在17個(gè)最缺水的國家中，有12個(gè)位于該地區。以沙特為例，沙特50%水需求來(lái)自海水淡化，并計劃在2030年將這一比例將提升至90%。因此，海水淡化是關(guān)乎這些國家生存和發(fā)展的基礎性戰略產(chǎn)業(yè)。
過(guò)去二十年來(lái)，海水淡化行業(yè)發(fā)展迅猛。當前，全球有3億人的基本用水由淡化水保障；到2030年，全球海水淡化產(chǎn)能將翻倍。由于海水淡化產(chǎn)業(yè)的極端重要性，其地緣政治意義也越發(fā)凸顯。在中東內部，以色列率先發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)，獲得水資源戰略?xún)?yōu)勢；借此，加強海水淡化產(chǎn)能合作，成為美國推動(dòng)的以色列與阿拉伯國家“和解”的重要內容。從產(chǎn)業(yè)格局來(lái)看，歐洲長(cháng)期主導海水淡化產(chǎn)業(yè)的技術(shù)、行業(yè)標準、乃至資金及整體解決方案，這也無(wú)疑是歐洲在中東布局和推進(jìn)合作的重要抓手。
海水淡化雖然能緩解水資源短缺問(wèn)題，但卻也對當地氣候和環(huán)境治理造成負面影響：目前該區域海水淡化產(chǎn)業(yè)主要依靠化石燃料供能，屬于高能耗、高污染產(chǎn)業(yè)。因此，海水淡化產(chǎn)業(yè)能否加速朝著(zhù)工藝改進(jìn)和再生能源替代發(fā)展，將成為關(guān)乎綠色轉型的重要議題。本文為歐亞系統科學(xué)研究會(huì )“關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)創(chuàng )投生態(tài)”系列編譯成果，文章原刊于法國國際關(guān)系研究所（IFRI），僅代表作者本人觀(guān)點(diǎn)。
海水淡化的地緣政治分析
文｜Marc-Antoine EYL-MAZZEGA & élise CASSIGNOL
翻譯｜慧諾
來(lái)源｜法國國際關(guān)系研究所（IFRI）
▲ 沙特阿拉伯的海水淡化工廠(chǎng)。圖源：互聯(lián)網(wǎng)
1 前言
2022年夏天，世界上許多國家都經(jīng)歷了異常干旱期。水資源壓力正在增加，并在地理上蔓延。如果一個(gè)國家的可用水量低于1700立方米/年/人，那么這個(gè)國家就處于水資源緊張狀態(tài)。非洲、近東和中東的一些國家已經(jīng)遭到嚴重缺水的影響，地中海地區也有明顯缺水趨勢。
為滿(mǎn)足工業(yè)、農業(yè)和生活的需求，海水淡化業(yè)在過(guò)去20年里經(jīng)歷了非常強勁的增長(cháng)。氣候變化導致干旱及淡水資源減少，伴隨著(zhù)人口增長(cháng)帶來(lái)的巨大水需求，有的地區可直接使用的水資源正在枯竭（例如沙特阿拉伯的地下水資源）。簡(jiǎn)言之，在水資源領(lǐng)域，供給與需求的差距正在不斷擴大。
一些國家在意識到相關(guān)問(wèn)題后，已開(kāi)始系統部署海水淡化能力：不僅是針對當前的應急需求，而且也是為未來(lái)儲備的戰略能力。2017年，全球有18000個(gè)海水淡化工廠(chǎng)，日產(chǎn)能約為9700萬(wàn)立方米水；到2022年，工廠(chǎng)數量已迅速增長(cháng)到21000多個(gè)，產(chǎn)能近1.1億立方米，年增長(cháng)率為6-12%。自2000年以來(lái)，全球產(chǎn)能已增加五倍；尤其在2019年和2020年之間，全球海水淡化產(chǎn)能增加了約470萬(wàn)立方米/天。如今，全球每天有3億多人使用著(zhù)8700立方米的淡化水。
中東國家約占全球海水淡化產(chǎn)能的50%。僅在海灣國家，2019-2020年度的裝機量增長(cháng)就達到約120萬(wàn)立方米/日，并且以大規模工廠(chǎng)為主。在沙特阿拉伯、卡塔爾和阿聯(lián)酋的海水淡化工廠(chǎng)中，單臺設備的日均產(chǎn)能就超過(guò)20萬(wàn)立方米，而行業(yè)內其他工廠(chǎng)的日均產(chǎn)能往往不足1000立方米。（譯注：卡塔爾的Umm al Houl工廠(chǎng)的日產(chǎn)能為28.2萬(wàn)立方米，阿聯(lián)酋的Jebel Ali工廠(chǎng)的日產(chǎn)甚至能達到200萬(wàn)立方米。）
新建的巨型工廠(chǎng)生產(chǎn)的海水淡化水，大部分供往不斷擴張的中心城市和地區。阿聯(lián)酋90%的飲用水來(lái)自于海水淡化，科威特為95%，卡塔爾為90%。在干旱和人口增長(cháng)等因素的驅動(dòng)下，北非、美洲乃至亞洲等非中東地區的海水淡化產(chǎn)業(yè)也逐步發(fā)展起來(lái)。
面對逐步擴大的水資源供需差距，以及全球范圍的氣候與環(huán)境變化，未來(lái)十年的海水淡化行業(yè)將會(huì )發(fā)展到何種程度？對于各國政府、企業(yè)和消費者等利益相關(guān)者而言，又將對這個(gè)新型行業(yè)施加何種影響？
2 “藍色礦業(yè)”：增長(cháng)迅猛的海水淡化產(chǎn)業(yè)
（一）全球水資源緊張激發(fā)淡化水需求
在全球范圍內，水資源緊張的趨勢愈發(fā)明顯。如今，超過(guò)22億人缺乏清潔的飲用水；到2050年，僅荒漠化就將威脅到約100個(gè)國家近10億人的基本生存。
中東地區尤其受水資源緊缺的影響：超過(guò)60%的人口生活在高水資源壓力（stress hydrique）的地區，并且中東70%的經(jīng)濟活動(dòng)在這里也發(fā)生。到2050年，該地區的水資源緊缺等級還將加劇一倍。水資源的匱乏不僅涉及地表水，也涉及地下水，而農業(yè)是造成該地區水資源匱乏的重要原因（消耗了約85%的水）。此外，中東有超過(guò)4100萬(wàn)人無(wú)法獲得管理良好的水，6600萬(wàn)人缺乏基本的衛生服務(wù)。一些地區尤其容易受各種極端條件的影響，如伊拉克的巴士拉地區，以及約旦、蘇丹和也門(mén)等受?chē)乐馗珊涤绊懙呢毟F國家。
此外，從美國西海岸，到北非（尤其是摩洛哥、突尼斯、阿爾及利亞和利比亞）、非洲南部、中亞和南美等曾擁有豐富淡水供應的地區，也開(kāi)始遭遇缺水問(wèn)題。此外，從澳大利亞、佛得角、菲律賓、加那利群島到馬達加斯加，“被水包圍”的島國也在遭受缺水的困擾。世界資源研究所（World Ressource Institute）的預測顯示，如果人類(lèi)不采取任何措施，上述地區的水資源壓力將增加2.8倍。
▲ 圖1：中東和北非地區的水資源壓力狀況。圖源：世界資源研究所
（二）水資源緊張與復雜的地緣格局
1、以色列：發(fā)展海水淡化產(chǎn)業(yè)，獲得水資源戰略?xún)?yōu)勢
在眾多普遍使用海水淡化的國家中，以色列的水資源戰略、技術(shù)和產(chǎn)能相對突出。對于這個(gè)擁有900萬(wàn)人口的希伯來(lái)國家而言，水資源一直是國家韌性戰略（stratégie de résilience）的關(guān)鍵參數。由于加利利海（Tibériade）前所未有的干涸枯竭，以色列在21世紀初被迫重新考慮其水戰略。
2005年至2016年期間，以色列政府在地中海沿岸緊急建造了五個(gè)海水淡化廠(chǎng)。2005年，該國在南部城市亞實(shí)基倫（Ashkelon）建造了第一個(gè)年產(chǎn)能為5000萬(wàn)立方米的海水淡化工廠(chǎng)（當前已增加到1.18億立方米）。從2013年到2020年，該國的整體年產(chǎn)能從5.05億立方米增加到了7.5億立方米。
以色列的海水淡化產(chǎn)業(yè)主要由國家及其供水機構負責。目前，該國有四家中型海水淡化廠(chǎng)在運營(yíng)（年產(chǎn)能4.95億立方米），以及為首都特拉維夫居民供水的索雷克工廠(chǎng)（Sorek，2億立方米/年）和一個(gè)在加利利新建的工廠(chǎng)（1億立方米/年）。到2022年，該國的海水淡化年產(chǎn)能應達到8億立方米，覆蓋超過(guò)80%的國內用水量。
根據以色列財政部的規劃，2030年產(chǎn)能應達到12億立方米，而新工廠(chǎng)建設可獲得多邊金融機構的補貼：例如，歐洲投資銀行（EIB）已為索雷克工廠(chǎng)二期項目提供了1.5億歐元貸款，這將幫助其成為世界上最大的海水淡化廠(chǎng)之一。
▲ 表1：以色列工廠(chǎng)的海水淡化產(chǎn)能。資料來(lái)源：以色列政府官網(wǎng)
2、水資源危機受困于中東格局
受氣候變化嚴重影響的地區往往也伴隨著(zhù)水資源危機導致的高地緣政治風(fēng)險。此前，“大壩”議題就是這種緊張關(guān)系的主要載體：蘇丹、埃及和埃塞俄比亞之間的緊張關(guān)系就在文藝復興大壩上得以具體顯現，土耳其在幼發(fā)拉底河和底格里斯河上修建的大壩也影響到了敘利亞和伊拉克。如今，海水淡化的基礎設施也成為了國家談判的重要議題。
約旦1000多萬(wàn)居民（其中290萬(wàn)非國民）正面臨著(zhù)不斷惡化的經(jīng)濟形勢：公共債務(wù)達到國內生產(chǎn)總值的88.4%，失業(yè)率24%。此外，約旦正受到氣候變化的嚴重影響，預計到2030年降雨量將減少30%。雖然約旦首都安曼目前依然能獲得來(lái)自沙特邊境的水供應，但該城市到2040年可能遭受完全的水短缺。此外，來(lái)自伊拉克、巴勒斯坦以及敘利亞等鄰國的大量難民更讓約旦的資源壓力激增。僅在扎塔里難民營(yíng)中就有80000人，每天需要65輛卡車(chē)運送水。
面對水資源危機，地區國家之間也在尋求合作。2021年，以色列、阿聯(lián)酋和約旦締結了一份三方諒解備忘錄，作為此前“亞伯拉罕協(xié)議”的延伸。（譯注：“亞伯拉罕協(xié)議”指以色列和阿聯(lián)合酋、巴林、蘇丹和摩洛哥等阿拉伯國家于2020年簽署的一系列協(xié)議。這些協(xié)議由美國斡旋，旨在推動(dòng)以色列和這些阿拉伯國家之間的外交、經(jīng)濟和文化關(guān)系正?；?。該協(xié)議的核心原則是簽約國之間的互利互惠，并標志著(zhù)此前一個(gè)長(cháng)期共識被打破：阿拉伯國家與以色列的任何外交關(guān)系都必須與巴以沖突掛鉤。）諒解備忘錄中涉及到的繁榮計劃分為兩部分：其一是建造一座配有蓄電池的600兆瓦太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)，以生產(chǎn)清潔能源出口至以色列；其二是在以色列建造一座可持續海水淡化廠(chǎng)，每年向約旦出口2億立方米淡化水。此外，以色列預計每年將為約旦政府和負責建設光伏設施的阿聯(lián)酋支付1.8億美元。
然而，中東地區的復雜局勢也讓相關(guān)合作的前景變得撲朔迷離。在2022年拜登出訪(fǎng)阿聯(lián)酋期間，上述協(xié)議也得到美方的認可和支持，但卻激發(fā)了約旦民眾的反對——他們反對與以色列開(kāi)展任何形式的合作。當該項目被正式宣布時(shí)，一般約旦議員通過(guò)離場(chǎng)以表示抗議。此前，約旦也在2020年宣布啟動(dòng)從紅海港口城市亞喀巴至首都安曼的海水淡化和輸送項目，以期自主應對該國嚴重缺水問(wèn)題。該項目將包括紅海海水輸送系統、亞喀巴海水淡化設施和亞喀巴至安曼沿途淡水輸送系統。項目第一階段每年將輸送1.3億立方米的淡水，2025年或2026年項目完全建成后最大年產(chǎn)能將達到3.5億立方米。
（三）北非和中東各國積極布局海水淡化產(chǎn)能
針對水資源壓力的預測，北非和中東國家正在制定長(cháng)期行動(dòng)計劃。絕大多數國家都制定了明確的“五年規劃”：致力于在2030年將產(chǎn)能提升一倍，并到2050年再翻一番。
在埃及的“2030戰略”框架中，2022年至2030年為第一階段，埃及將新建至少14個(gè)新的海水淡化廠(chǎng)。在此后的第二和第三階段中，埃及計劃在2050年建成約142個(gè)工廠(chǎng)，實(shí)現640萬(wàn)立方米日均海水淡化產(chǎn)能?；诎＜爱斍暗娜丝谠鲩L(cháng)趨勢，埃及預計將面臨250億立方米的淡水缺口。
2017年，阿聯(lián)酋的能源和基礎設施部于公布了《2036年阿聯(lián)酋水安全戰略》，旨在確保阿聯(lián)酋在正常和緊急情況都能可持續地獲得水資源。當前阿聯(lián)酋日均用水量為550升，是世界上最高的國家之一。因此，該戰略計劃將人均用水量減少50%，將公共用水需求減少21%；即便如此，2030年該國的總需求也將增加30%。阿聯(lián)酋的海水淡化產(chǎn)能目前占世界總量的14%（僅阿布扎比就占9%），預計將從2017年的150萬(wàn)立方米/日增加到2030年的330萬(wàn)立方米/日。
沙特阿拉伯生產(chǎn)的海水淡化產(chǎn)能占世界的22%，2020年日產(chǎn)能超過(guò)560萬(wàn)立方米，供應沙特70%以上的飲用水需求。與該地區大多數國家一樣，沙特正面臨著(zhù)雙重挑戰：一方面是人口增加，預計在2030年將達到4000萬(wàn)，因此對水的平均需求每年增加7-8%；另一方面是水資源的減少。海水淡化是沙特《2030年愿景》和國家水戰略的核心——計劃在2030年實(shí)現90%的水需求由淡化水滿(mǎn)足（日產(chǎn)能從560萬(wàn)立方米增加到850萬(wàn)立方米），并且水消耗量減少43%。根據2019年公布的“國家節水計劃”，沙特希望到2040年實(shí)現90%水資源的重復利用。
在卡塔爾早在20世紀50年代就開(kāi)始采用海水淡化技術(shù)?？ㄋ栴A計將從2018年的260萬(wàn)增加到2030年的440萬(wàn)，導致年人均可用水低于1000立方米的門(mén)檻。在“2030年國家愿景計劃”中，卡塔爾將致力于工藝改進(jìn)，采用可再生能源，提升海水淡化效率并降低全產(chǎn)業(yè)鏈的能源消耗和排放。
▲ 圖2：中東和北非地區海水淡化產(chǎn)能變化（當前與2023年對比，單位：百萬(wàn)立方米/日）。圖源：ifri
（四）海水淡化的成本過(guò)去十年內持續下降
水資源稀缺推動(dòng)了海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也為技術(shù)擁有者帶來(lái)了越來(lái)越高的利潤。海水淡化廠(chǎng)日產(chǎn)能100立方米對應的資本支出（CAPEX）大約為65萬(wàn)至120萬(wàn)美元，并且近幾年已顯著(zhù)下降。此外，能源約占日常運營(yíng)支出（OPEX）的三分之二，但中東得益于充足的化石能源供應，相關(guān)成本也較為有限。
如果采用熱蒸發(fā)或反滲透等不同工藝，海水淡化的單位成本會(huì )有很大不同。理論層面，反滲透技術(shù)平均消耗的能源為其他工藝的一半，將降低運營(yíng)成本。然而對于大多數海灣國家而言，情況并非如此——鑒于當地水的鹽度，熱蒸發(fā)的效率更高，并且對膜的損害更小。
一般情況下，工廠(chǎng)越大，淡化成本越低。對于大型工廠(chǎng)而言，每立方米淡化水的平均成本是0.5美元，而小型工廠(chǎng)則可能飆升到1.25美元及以上。十年前，海灣地區的單位成本是1美元，但如今大型工廠(chǎng)（超過(guò)50萬(wàn)立方米/天）甚至可以降到非常有競爭力的0.5美元以下：延布四期（Yanbu IV）的成本為0.47美元/立方米，索雷克二期為0.32美元/立方米。
3 海水淡化產(chǎn)業(yè)格局：歐洲長(cháng)期主導，亞洲快速追趕
（一）不同設施類(lèi)型，滿(mǎn)足多樣需求
海水淡化廠(chǎng)類(lèi)型多樣，規模不一：在全球22000家工廠(chǎng)中，既包括日產(chǎn)能不足1000立方米的“微型廠(chǎng)房”，也有日產(chǎn)能超過(guò)100萬(wàn)立方米的舉行工廠(chǎng)。全球大規模商業(yè)化海水淡化技術(shù)分為兩類(lèi)：首先是熱法海水淡化，包括多級閃蒸工藝（multi-stage flash，MSF）和多效蒸餾工藝（multi-effect distillation，MED）；其次是膜法海水淡化，即反滲透和電透析。最初，大多數（特別是在海灣國家）的工廠(chǎng)采用熱脫鹽工藝，因為MED工藝幾乎不受水中鹽度的影響，而鹽度會(huì )使損壞滲透膜。如今，70%以上的工廠(chǎng)開(kāi)始采用膜工藝，因為與熱工藝相比，反滲透法的能耗和運營(yíng)成本較低。
海水淡化水的用途也十分廣泛。在全球范圍內，70%的用于農業(yè)，20%用于工業(yè)，10%用于家庭。然而在中東地區，農業(yè)用水占需求的80%以上，并且由于各國保障糧食安全的決心，這個(gè)占比可能還會(huì )上升。
（二）活躍的歐洲企業(yè)已深度嵌入各地市場(chǎng)
在全球海水淡化市場(chǎng)上，以法國和西班牙為代表的歐洲企業(yè)具有明顯的領(lǐng)先地位。基于長(cháng)期積累的專(zhuān)業(yè)知識、對地方實(shí)際情況的了解、快速建廠(chǎng)投產(chǎn)的能力，歐洲企業(yè)能非常迅速的籌集資金，并進(jìn)一步擴大自己的行業(yè)影響力。
法國的威立雅集團（Veolia）和蘇伊士集團（SUEZ）作為行業(yè)翹楚，是很多地區相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策乃至水資源戰略的重要參與者。隨著(zhù)威立雅完成對蘇伊士的并購，蘇伊士的中東業(yè)務(wù)被納入威立雅版圖；重組的新蘇伊士集團將繼續保持原名稱(chēng)和品牌（SUEZ），并在非洲、澳大利亞、中國、印度及部分歐洲獨立運營(yíng)。作為全球最大的兩家水務(wù)集團，威立雅和蘇伊士保證了法國企業(yè)在北非和中東地區水務(wù)的主導地位。（譯注：在合并前，威立雅是全球最大的水務(wù)集團。在過(guò)去四十年中，其水務(wù)技術(shù)公司在85個(gè)國家建造了超過(guò)1950個(gè)反滲透海水淡化廠(chǎng)和系統，日產(chǎn)能超過(guò)675萬(wàn)立方米。例如，威立雅在澳大利亞悉尼設計、建造和運營(yíng)的反滲透海水淡化設施，提供本市超過(guò)15%的日常用水需求。整體而言，威立雅在108個(gè)國家海水淡化日產(chǎn)能超過(guò)1300萬(wàn)立方米。蘇伊士為全球第二大水務(wù)集團，于上世紀60年代就進(jìn)入海水淡化業(yè)務(wù)，并參與了以色列亞實(shí)基倫海水淡化廠(chǎng)的建設和運營(yíng)——該廠(chǎng)在2005年竣工時(shí)是世界上最大和最先進(jìn)的海水淡化設施。）
西班牙公司在海水淡化領(lǐng)域也很突出。安訊能集團（Acciona）旗下的水務(wù)公司（Acciona Agua）擁有超過(guò)85個(gè)工廠(chǎng)，日產(chǎn)能超過(guò)500萬(wàn)立方米，并且2020年在沙特、墨西哥和菲律賓取得明顯的市場(chǎng)拓展。（譯注：與競爭對手威立雅、蘇伊士不同，Acciona Agua并不積極購買(mǎi)水處理技術(shù)。作為集成商，主要通過(guò)解決方案來(lái)充分利用各種資源，從而達到投資的目的。）此外，另一家領(lǐng)先企業(yè)阿本哥（Abengoa）也在海灣地區和以色列繼續鞏固其市場(chǎng)地位。
（三）亞洲及本地企業(yè)在迅速發(fā)展
亞洲企業(yè)也在進(jìn)入海水淡化市場(chǎng)，并開(kāi)始挑戰傳統的行業(yè)領(lǐng)導者的市場(chǎng)地位。韓國的斗山重工（Doosan Heavy Industries）在全球擁有30多個(gè)工廠(chǎng)，并在近期贏(yíng)得了沙特延布四期超大工程的建設訂單。在中國，成立于1985年的山東電力建設有限公司（SEPCO）作為中國電力建設集團的子公司，如今也在沙特、約旦、尼日利亞、阿曼、新加坡和及大最大市場(chǎng)印度等地有超過(guò)85個(gè)工廠(chǎng)。
許多水資源緊張的國家也在自主發(fā)展相關(guān)業(yè)務(wù)。例如，以色列的IDE技術(shù)公司建造了其國內所有工廠(chǎng)，并且還管理著(zhù)許多國際項目：最近獲得了智利一日產(chǎn)能為8.64萬(wàn)立方米的項目，并且在沙特的業(yè)務(wù)也增加了兩倍。阿聯(lián)酋的Metito公司也在蓬勃發(fā)展，并在2019年獲得埃及日產(chǎn)能10萬(wàn)立方米的海水淡化處理廠(chǎng)項目。本地供應商一方面通過(guò)贏(yíng)得大型工廠(chǎng)建設的主要合同積累相關(guān)行業(yè)技術(shù)和經(jīng)驗，另一方面也逐步建立起在區域內的市場(chǎng)地位。
4 治理問(wèn)題凸顯：如何協(xié)調其環(huán)境影響和發(fā)展潛能
據世界經(jīng)濟論壇估計，全球到2050年的水資源赤字將增加五倍。若要確?；靖蓛羲Y源，每年需要約1500億美元。即便全球能在未來(lái)數年充分管理用水需求，2030年的水資源供給能力也只是需求約70%。
與此同時(shí)，如果按照《巴黎協(xié)定》的減排要求，以化石燃料為基礎的海水淡化廠(chǎng)模式似乎就不再具有可持續性。事實(shí)上，部分海灣國家（阿聯(lián)酋、沙特阿拉伯、阿曼和巴林）已提出在2050年或2060年前實(shí)現“零碳”目標。這也意味著(zhù)，海水淡化廠(chǎng)不僅自身要減少溫室氣體排放，而且整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也應減少其環(huán)境影響。
（一）海水淡化產(chǎn)生巨大環(huán)境影響
1、溫室氣體排放
海水淡化是高耗能行業(yè)，并且涉及大量溫室氣體排放。不同工藝的耗能程度也有區別。熱法海水淡化的單位能耗最高，其中多級閃蒸法為19.6-27.3 kWh/m3、多效蒸餾法為14.5-21.4 kWh/m3、機械蒸汽壓縮（MVC）法為7-12 kWh/m3。膜法海水淡化的單位能耗較低，其中反滲透法為2.5-3kWh/m3，電滲析法為2.7-5.6 kWh/m3。
在海灣地區，海水淡化廠(chǎng)主要依靠化石燃料供能，因此碳足跡非常高?；?000立方米的日產(chǎn)能估算，每年將消耗大約相當于1萬(wàn)噸的石油。即便采用反滲透法，每立方米的碳足跡也為0.4-6.7kg二氧化碳當量/m3。
2005-2020年期間，沙特海水淡化部門(mén)的電力消耗增加了三倍，占全國總電力消耗的約6%（17太瓦時(shí)TWh），相當于一個(gè)大型核電站的年發(fā)電量。這種高消耗的原因主要是60%以上的工廠(chǎng)采用熱法工藝，其使用了大量的化石燃料。在以色列，淡化水供應消耗了全國電力生產(chǎn)的近10%，占全國能源總需求的4-5%。
根據國際能源署的估算，中東地區總能耗的5%來(lái)自于海水淡化廠(chǎng)。各國的能源結構稍有不同，但全球每年至少有1.2億噸二氧化碳來(lái)自海水淡化產(chǎn)業(yè)，其中原油的溫室氣體排放貢獻是其他化石燃料的四倍。雖然該產(chǎn)業(yè)的能耗尚不及空調，但也有人逐漸對其可持續性產(chǎn)生質(zhì)疑。
目前，全球只有1%的海水淡化廠(chǎng)由可再生能源供能。如果不能改變供能結構，那么采用反滲透技術(shù)可能對氣候的影響最小——其二氧化碳排放為2.1-3.6kg/m3，而熱法工藝則高達8-20kg/m3。
2、濃縮鹽水處理
在完成脫鹽過(guò)程之后，海水被分離成兩部分：滲透物（淡化水）和濃縮物。濃縮物中含有非常高的鹽分以及用于預處理和設施維護的化學(xué)品。這種“濃縮鹽水”不適合任何農業(yè)、工業(yè)或飲用用途，大部分會(huì )被排入大海（及河流、湖泊和濕地）。每1立方米的淡化飲用水將產(chǎn)生1.5升被氯和銅污染的液體，其對環(huán)境的影響取決于當地水文特征和海洋流動(dòng)。
根據2019年的一份聯(lián)合國報告，海水淡化產(chǎn)業(yè)每天產(chǎn)生超過(guò)1.5億立方米的“濃縮鹽水”，其中含有大量的污染物，并且80%是在離海岸不到10公里的地方被排放并最終沉積在海床上。事實(shí)上，55%以上的“濃縮鹽水”來(lái)自沙特、阿聯(lián)酋、科威特和卡塔爾——這些國家的大多數工廠(chǎng)依然采用熱法工藝，導致75%的海水以“濃縮鹽水”的形式被排放。
如果不采取任何措施，到2050年每日濃縮鹽水排放可能達到240 km3（目前為40 km3），溫室氣體的排放量也將達到4億噸（相當于法國2021年的總排放量）。
（二）工藝改進(jìn)和能源供應的去碳化
如今，反滲透已逐步成為是最廣泛使用的工藝。自1970年以來(lái)，反滲透工廠(chǎng)的單位能耗已減少了10倍，但其依然是能源密集行業(yè)。如何降低膜的采購維護成本并繼續優(yōu)化能源效率，依然是領(lǐng)先市場(chǎng)主體的重要研發(fā)課題，相關(guān)的技術(shù)積累也是這些企業(yè)的核心競爭力。
與此同時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能等可再生能源進(jìn)行海水淡化，也是實(shí)現該行業(yè)可持續發(fā)展的重要路徑。當前，有兩種主要的太陽(yáng)能供能的海水淡化方法：其一是通過(guò)聚光太陽(yáng)能（CSP）直接產(chǎn)生熱量，常用于熱法工藝的蒸發(fā)；其二是利用太陽(yáng)能電池板的光伏發(fā)電（PV），為反滲透泵提供動(dòng)力。例如，沙特阿拉伯的Al Khafji工廠(chǎng)每天就能利用光伏生產(chǎn)6萬(wàn)立方米的反滲透淡化水。
在現階段，大多數大型海水淡化的可再生能源都來(lái)自于風(fēng)能。這種形式特別適合于沿海和島嶼社區，因為能源、水源和用戶(hù)人口的地理位置都很接近，如西班牙的大加那利島和富埃特文圖拉島、澳大利亞的珀斯工廠(chǎng)。以阿聯(lián)酋為例，核能、太陽(yáng)能、風(fēng)能的耦合供能方案，也具有相當大潛力。相比之下，這些地區的潮汐能開(kāi)發(fā)卻相對緩慢。
目前只有1%的海水淡化廠(chǎng)使用可再生能源。對此，由國際脫鹽協(xié)會(huì )（International Desalination Association）成立的全球清潔水聯(lián)盟（Global Clean Water Alliance）制定了一個(gè)目標，即在2020年至2025年期間，至少20%的新建海水淡化工廠(chǎng)應使用可再生能源。澳大利亞的目標更為激進(jìn)，要求所有新建海水淡化廠(chǎng)都必須由可再生能源驅動(dòng)。
可再生能源的供給存在間歇性問(wèn)題，因此儲能也是海水淡化廠(chǎng)供能結構調整的關(guān)鍵要求。目前已有幾種解決方案：將太陽(yáng)能和風(fēng)能同時(shí)接入電網(wǎng)，并在白天黑夜間進(jìn)行切換；通過(guò)集中式太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)等形式完成熱量存儲，以便在沒(méi)有陽(yáng)光的情況下繼續運行；建設水塔等儲水裝置，在晚上釋放發(fā)電供能。
（三）淡化水的傳輸和使用體系亟需優(yōu)化
1、減少網(wǎng)絡(luò )損失
在中東地區，水在供給網(wǎng)絡(luò )中的損耗比例巨大，在城市地區可達30-50%。這意味著(zhù)每生產(chǎn)1000立方米淡化水，只有500至700立方米能最終運抵用水終端。例如，沙特在2018年有4.74億立方米淡化水損耗，約占總產(chǎn)量的40%。
如果能減少水網(wǎng)中的泄漏等損耗，不僅能降低環(huán)境負擔，還具備明顯的經(jīng)濟效應。馬耳他島在上世紀90年代就建設了海水淡化廠(chǎng)，由于高泄漏率等問(wèn)題，該地區的淡化水需求也在始終上升。對此，水務(wù)公司（Water Services Corporation）對水網(wǎng)進(jìn)行改造，讓損失從1995年的4000 m3/h減少到如今的450m3/h，直接打消了新建兩座海水淡化廠(chǎng)的需求。以色列、意大利和卡塔爾也都在相關(guān)領(lǐng)域有較多積累，并有明確的成功案例。
2、農業(yè)轉型
在中東和非洲，盡管當地居民經(jīng)常缺水，但農業(yè)也在總耗水量中占據了非常大的份額。中東國家的農業(yè)消耗了超過(guò)85%的淡水，而世界平均水平只有70%。以沙特為例，該國自1980年代以來(lái)使用的農業(yè)政策和灌溉方法可能導致其三分之二的地下水損失。
相比之下，以色列的農業(yè)用水管理則相對成功：1965年，該國一家公司發(fā)明了滴灌技術(shù)并不斷發(fā)展，現已應用于75%的以色列農業(yè)種植園（世界平均水平只有5%）。此外，以色列農民還有高達的87%廢水被回收用于灌溉（世界平均水平為20%）。隨著(zhù)以色利與阿聯(lián)酋、卡塔爾和沙特等國關(guān)系正?；?，這些用水技術(shù)也正在中東地區逐步普及。
3、加強鹽水的利用和管理
越來(lái)越多的研究人員正在開(kāi)發(fā)高濃度鹽水的潛力，比如用于增加水產(chǎn)養殖（螺旋藻）或提取其他礦物。威立雅在該領(lǐng)域的創(chuàng )新工作中脫穎而出，在距離約旦首都阿曼三小時(shí)車(chē)程的Sur工廠(chǎng)，該公司已制定了政策實(shí)現鹽水的再利用及再過(guò)濾措施，不僅用于保護海洋物種，還孵化了一個(gè)人工珊瑚礁。
（四）海水淡化用于解決其他地區的用水資源緊張問(wèn)題
一些地區（特別是發(fā)展中國家和島嶼）遠離能源網(wǎng)，因為需要可擴展和模塊化的海水淡化方案。在這些地區，相比在短期內擴大電網(wǎng)以便用常規電力供應海水淡化，不如就地新建可再生能源設備。此外，小規模（或稱(chēng)為“模塊化”）海水淡化系統也并不需要接入電網(wǎng)。雖然小規模系統的建設成本是普通工廠(chǎng)的1.5-3倍，但光伏成本的下降也使其競爭力大大增強。
威立雅/蘇伊士等頭部企業(yè)已經(jīng)在沙特開(kāi)始投產(chǎn)模塊化海水淡化系統，一些如Mascara Renewable Water的法國初創(chuàng )企業(yè)也在快速崛起。在波拉波拉島、佛得角和馬達加斯加等島嶼地區，“光伏+反滲透”的整合方案還能直接架設在船上并供應淡水；在印度尼西亞的科莫多國家公園和馬爾代夫群島，該地區的家庭乃至旅游度假區的清潔用水也由此成為可能。相比直接向陸地購水，這種解決方案具備顯著(zhù)的成本優(yōu)勢。
在水資源高度緊張的地區建立海水淡化廠(chǎng)，可以得到不同方面的補貼和支持：開(kāi)發(fā)銀行、非政府組織、第三方運營(yíng)商。在《巴黎協(xié)定》要求下，法國開(kāi)發(fā)署（AFD）等主要資助方也對海水淡化項目的可持續性（如使用可再生能源）提出要求，這或將塑造行業(yè)的未來(lái)發(fā)展趨勢。
5 總結
過(guò)去二十年來(lái)，海水淡化行業(yè)一直在迅速發(fā)展。環(huán)境變化及人口增長(cháng)讓水資源緊張的壓力愈發(fā)明顯，而一些國家加強農業(yè)以保障糧食安全的舉措更加劇了其淡化水需求。該行業(yè)長(cháng)期由歐洲（法國）企業(yè)引領(lǐng)和推動(dòng)，但如今亞洲和“本土”企業(yè)也在迅速發(fā)展——通過(guò)承建當地項目進(jìn)而向產(chǎn)業(yè)鏈上下游拓展。
與此同時(shí)，海水淡化產(chǎn)業(yè)的治理問(wèn)題也更加突出：在生產(chǎn)端，高能耗和排放，以及淡化后產(chǎn)生“濃縮鹽水”的處理都將產(chǎn)生巨大環(huán)境影響，亟待相關(guān)主體在工藝和供能結構上做出調整；在供給端，淡化水的傳輸和使用依然存在較大“浪費”，但很多國家寧愿新建工廠(chǎng)擴大產(chǎn)能，而不愿加強測量和管理，并改變相關(guān)政策和制度；在需求端，更多樣的場(chǎng)景和對可持續發(fā)展的更高要求，也在催生更多落地形式，因而模塊化的小型解決方案也能找到其獨特的市場(chǎng)。
簡(jiǎn)言之，在2022年埃及擔任主席國的第二十七屆締約方會(huì )議（COP27）、2023年的聯(lián)合國水事會(huì )議和在阿聯(lián)酋舉行的第二十八屆締約方會(huì )議（COP28）上，水資源管理尤其是海水淡化的相關(guān)議程將成為關(guān)鍵。至關(guān)重要的是，海水淡化產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展不應成為加劇氣候變化和破壞生物多樣性的新原因。
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