气候变化使水资源更加稀缺。解决这个问题的一个很有希望的方法是海水淡化技术，因为它可以利用海水。尽管海水淡化有潜力，但它也带来了环境影响、成本和可及性方面的风险。零液体排放（ZLD）技术旨在通过从海水淡化盐水中挤出更多的水来提高海水淡化的水回收率。ZLD可以帮助减少海水淡化厂的水资源短缺和浪费，但成本增加，而且可能会增加海水淡化对环境的影响。

　　西北大学工程学院的Jennifer Dunn领导的研究小组使用一种新的优化模型进行了一项新的分析，研究人员得出结论，将ZLD纳入海水淡化厂是解决未来水资源短缺的一种有价值的方法。然而，当涉及到能源使用、含盐水的处理以及低收入地区的成本时，这一过程带来了显著的权衡。

　　在海水淡化过程中，海水通过一层滤除盐分的膜过滤，留下淡水和咸盐水。ZLD可以提高这种盐水的水回收率并减少其体积，从而使脱盐废水流更易于管理。虽然在以色列、澳大利亚和沙特阿拉伯等严重缺水的国家有大量的海水淡化设施，但大规模海水淡化所需的能源构成了一个重大的环境障碍。

　　由于推动水通过膜所需的压力，高能量需求是海水淡化和ZLD的一个相当大的障碍。这种需求呈现出一个令人困惑的循环——能源生产通常需要水，而脱盐生产水现在需要大量的能源。

　　邓恩说：“最大的挑战是，你需要大量的能源来淡化海水，并在零液体排放的情况下增加产水量。”“这种能源的环境成本很高，特别是如果化石燃料是主要能源的话。人们正在研究可再生能源作为一种更清洁的能源，但这些选择仍然有限，这取决于地理位置和现有的基础设施。”

　　邓恩是麦考密克工程学院的化学和生物工程教授。她在11月18日发表在《自然-水》杂志上的论文《零和最小液体排放海水淡化技术对能源、水、土地和成本的影响分析》中报告了她的研究结果。邓恩是工程可持续性和弹性中心的主任，也是西北阿贡科学与工程研究所的副主任。

　　在论文中，邓恩和她的同事评估了使ZLD更高效的方法。他们通过使用一种新的优化模型来帮助设计脱盐处理列车（多种技术协同工作），包括七种不同的处理列车选择。这需要对包括在整个工艺序列（导致零液体排放的一系列步骤）中的每项技术进行广泛的研究。这个名为“自来水”（WaterTap）的模型由美国能源部资助，并由国家水创新联盟（National Alliance for Water Innovation）领导。

　　Dunn说：“ZLD和最小的液体排放过程可以提供更多的水，这在缺水地区至关重要，但你会增加能源和成本。”“在每个工厂，需要根据具体的位置和可用的资源做出决定。这一切都是关于取舍的。”

　　卤水处理也带来了环境问题。沿海的海水淡化厂经常将盐水泵回海洋。然而，这种做法的长期影响尚不清楚。令人担忧的是，盐水的含盐量比海水高，这可能会破坏敏感地区的海洋生物。

　　邓恩强调，随着海水淡化变得越来越普遍，监测盐水处理将是必不可少的。

　　“关于高盐度盐水对海洋生态系统的影响，没有足够的数据，”邓恩说。“在一些地区，损害可能很小，但在其他地区，它可能是破坏性的。我们正在努力填补这些空白。”

　　海水淡化成本高昂，给低收入地区带来了问题，这些地区的用水问题最为严重。海水淡化厂的建造、运营和维护都很昂贵，而且需要大量的能源。一些国家确实为淡化水提供补贴；不幸的是，它们可能是不够的。

　　“海水淡化不是唯一的解决方案，”邓恩说。“在某些地区，这是必不可少的，但它必须成为更广泛的水资源管理战略的一部分。”

　　邓恩指出，一些国家正在采取“多方面”的方法来解决缺水问题，将海水淡化与水循环利用、雨水收集和保护措施等方法结合起来。这种技术组合具有明显的优势，使社区更好地为不可预测的资源和不断增长的需求做好准备。

　　“海水淡化在某些地区是至关重要的，但它不能是解决水资源短缺的唯一办法，”邓恩说。“为了取得真正的进展，我们需要将其视为更广泛，更可持续的水管理战略的一部分，以适应每个地区的独特需求和限制。”