全球水資源可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)驅(qū)動(dòng)型解決方案

與貿(mào)澤的技術(shù)內(nèi)容團(tuán)隊(duì)一起，每周了解設(shè)計(jì)工程師感興趣、新奇和值得關(guān)注的一切。

全球不同地理區(qū)域、生態(tài)系統(tǒng)以及人口群體都感受到了氣候變化的影響。據(jù)世界銀行集團(tuán) (WBG) 統(tǒng)計(jì)，90%的自然災(zāi)害都與水有關(guān)，對(duì)糧食、能源、城市和環(huán)境系統(tǒng)造成了影響。WBG認(rèn)為，要協(xié)調(diào)發(fā)展與氣候目標(biāo)，我們必須將適應(yīng)氣候變化工作的重點(diǎn)放在水資源上。^[1]

本文將從宏觀角度探討氣候變化加劇的全球淡水資源匱乏問(wèn)題，以及一些緩解這一全球危機(jī)的建議方案和技術(shù)。

氣候變化加劇水資源短缺

當(dāng)談?wù)摎夂蜃兓瘯r(shí)，可再生能源往往成為焦點(diǎn)，而全球淡水供應(yīng)減少的問(wèn)題卻幾乎被忽視。電力短缺會(huì)嚴(yán)重阻礙發(fā)展，甚至可能使人類倒退數(shù)百年，而水則是所有生物賴以生存的根本。氣候變化以及人口增長(zhǎng)、城市化、現(xiàn)代化進(jìn)程給我們的河流、湖泊、地下水位和含水層帶來(lái)的額外壓力，正在導(dǎo)致全球淡水資源短缺。此外，水資源短缺的影響不僅局限于健康、貧困和疾病。水是全球糧食生產(chǎn)的關(guān)鍵。農(nóng)業(yè)用水占全球淡水提取量的70%，而且預(yù)計(jì)這一比例還將隨著世界人口的增長(zhǎng)而上升（圖1）。^[2]

圖1 隨著氣候變化不斷加劇淡水匱乏，像這樣干旱的玉米田越來(lái)越常見(jiàn)(圖源：Scott Book/stock.adobe.com）

創(chuàng)新型集水解決方案

2021年，世界經(jīng)濟(jì)論壇(WEF)披露，缺水是影響人類福祉的全球五大風(fēng)險(xiǎn)之一。他們指出，在水資源緊張的地區(qū)，情況十分嚴(yán)峻，降雪、降雨、河流徑流和易獲取的地下水等傳統(tǒng)水源正受到氣候變化的影響，隨著需求的增長(zhǎng)，供水量不斷減少。世界經(jīng)濟(jì)論壇列出了五種不尋常的方法來(lái)收集地球上未開(kāi)發(fā)的水源：霧水收集、云播種、減少蒸發(fā)、海水淡化和冰山開(kāi)采。^[3]雖然其中一些方法值得考慮并可能實(shí)施，但有些方法成本過(guò)高或需要大量資源才能充分實(shí)現(xiàn)其效益，其可行性可能需要數(shù)年甚至數(shù)十年才能實(shí)現(xiàn)。

值得慶幸的是，現(xiàn)有技術(shù)與新興技術(shù)的融合正在為全球淡水危機(jī)提供更可行的解決方案，這些解決方案的重點(diǎn)是將水輸送給最終用戶。比如，Source、Aquaria、A1RWATER、Watergen等公司推出了大氣水發(fā)電機(jī) (AWG)。AWG從空氣中提取水蒸氣，在某些應(yīng)用中利用太陽(yáng)能提供可持續(xù)、自給自足的清潔飲用水。這項(xiàng)技術(shù)可以大規(guī)模、可靠地為家庭、商業(yè)建筑、學(xué)校和戶外飲水機(jī)提供可再生水。

另一個(gè)可行方案是使用低成本的太陽(yáng)能灌溉水泵，以支持孟加拉國(guó)等偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展。^[4]孟加拉國(guó)是世界上人口最稠密的國(guó)家之一，雖然面臨著糧食不安全問(wèn)題，但擁有大量平坦的土地和充足的陽(yáng)光。

在淡水獲取受限或其他集水方案成本過(guò)高的情況下，這兩種技術(shù)驅(qū)動(dòng)型方案是關(guān)鍵的解決方案。

Nordic新品介紹

本文將重點(diǎn)介紹Nordic Semiconductor的nRF54L片上系統(tǒng)(SoC)。nRF54L SoC擁有2.4GHz無(wú)線電，可提供高達(dá)+8dBm的TX功率和-98dBm的RX靈敏度，支持1Mbps低功耗藍(lán)牙。它支持藍(lán)牙5.4的所有功能、Mesh、Thread和Matter，還支持未來(lái)的藍(lán)牙規(guī)范更新。nRF54L15系列采用Arm^? Cortex^?-M33處理器，運(yùn)行頻率為128MHz，非常適合各種無(wú)線應(yīng)用，如醫(yī)療保健、智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、游戲控制器和其他物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

解決因氣候變化而加劇的全球淡水短缺問(wèn)題對(duì)于維持生命、農(nóng)業(yè)和發(fā)展至關(guān)重要。在重視傳統(tǒng)解決方案的同時(shí)，大氣水發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能灌溉系統(tǒng)等新興技術(shù)也提供了前景廣闊的可擴(kuò)展替代方案。通過(guò)將這些創(chuàng)新與全球適應(yīng)戰(zhàn)略相結(jié)合，我們可以緩解水資源短缺問(wèn)題，提高抗災(zāi)能力，創(chuàng)造一個(gè)更加可持續(xù)的未來(lái)。

參考資料

[1]https://www.worldbank.org/en/topic/water/overview

[2]https://earth.org/solutions-to-water-scarcity/

[3]https://www.weforum.org/stories/2021/02/water-scarcity-shortage-sustainability-climate-change-innovation-resources/

[4]https://www.worldbank.org/en/results/2015/09/08/solar-powered-pumps-reduce-irrigation-costs-bangladesh

作者簡(jiǎn)介

Rudy在先進(jìn)機(jī)電系統(tǒng)、機(jī)器人、氣動(dòng)、真空系統(tǒng)、高壓、半導(dǎo)體制造、軍用硬件和項(xiàng)目管理等方面擁有超過(guò)35年的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)。Rudy曾在工程專業(yè)網(wǎng)站上發(fā)表過(guò)技術(shù)文章，擁有技術(shù)管理學(xué)士學(xué)位和項(xiàng)目管理專業(yè)的MBA學(xué)位。在加入貿(mào)澤之前，Rudy曾就職于National Semiconductor和Texas Instruments。