太陽能海水淡化技術獲重大突破：中國科學家研發「納米森林」產水成本低過樽裝水

AI 耗水危機有救？新型太陽能海水淡化裝置效能大幅提升

喺全球氣候暖化同科技高速發展嘅雙重影響下，水資源短缺已經成為人類必須面對嘅重大挑戰。聯合國（United Nations）更將目前嘅情況形容為「全球水資源破產時代」（Era of Global Water Bankruptcy）。與此同時，人工智能（AI）數據中心嘅急速擴展需要消耗大量淡水用作冷卻，令原本已經緊張嘅水資源供應百上加斤。

根據2026年7月21日發表嘅多份科學報告，中國科學家喺太陽能海水淡化技術上取得咗關鍵性嘅突破。佢哋成功研發出一種結合納米物料同高分子聚合物鏈嘅新型裝置，能夠高效將海水轉化為淡水。研究團隊指出，呢個裝置喺連續使用兩年之後，所生產嘅淡水成本將會低過市面上嘅樽裝水。呢項發現對於水資源匱乏嘅地區，例如中東、非洲以至美國加州等地，具備極高嘅實用價值。

核心技術拆解：3D 納米森林同高分子「鎖扣」機制

呢項突破性研究已經喺權威科學期刊《先進材料》（Advanced Materials）入面發表。過去，太陽能驅動嘅界面蒸發技術雖然被視為綠色獲取飲用水嘅重要途徑，但喺實際應用上，往往受制於物料穩定性不足以及難以大規模生產等樽頸問題。傳統嘅高性能納米光熱粉體喺大型裝置入面好容易聚埋一嚿，加上三維結構嘅機械強度唔夠，長期俾太陽曬住甚至會導致有機基底老化失效。

為咗解決呢啲問題，研究團隊利用咗中空多殼層結構（Hollow Multishelled Structure, HoMS）嘅獨特性質，提出咗一種名為高分子「鎖扣」嘅創新機制。科學家首先構建出中空多殼層嘅納米球殼，然後根據漢森溶解度參數（Hansen solubility parameters）去挑選合適嘅溶劑，令到聚酯分子鏈可以精準穿過球殼嘅孔道，將納米顆粒牢牢「鎖扣」喺一齊，最終形成一個極之穩定嘅三維「納米森林」結構。

呢種獨特嘅結構唔單止有效防止納米顆粒甩落或者聚埋一齊，仲建立咗極高效率嘅水份輸送通道。測試數據顯示，呢款三維光熱蒸發物料嘅寬頻太陽光吸收率高達 90.2%，蒸發同等水量所需嘅能量大幅減少咗 45.7%，蒸發速率更創下每小時每平方米 38.14 公斤嘅紀錄，而且具備長達一年嘅穩定運行能力。喺連續 30 日嘅海水加速老化測試入面，物料冇出現明顯嘅顆粒甩落，喺光照之下亦未檢測到會破壞物料嘅活性自由基，證明結構能夠有效抵抗有機基底嘅光降解問題。

試驗基地實測：產水符合世衛標準並成功支援農業

為咗驗證技術喺真實環境下嘅表現，研究團隊喺中國科學院過程工程所（Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences）位於廊坊嘅工程試驗基地，搭建咗一個面積為 0.75 平方米嘅戶外主動冷凝太陽能海水淡化裝置。

喺自然太陽光照射下，呢個面積大約得 8 平方呎嘅裝置，每日可以生產 20.16 公升（超過 5 加侖）嘅潔淨淡水，水質完全符合世界衛生組織（World Health Organization, WHO）嘅飲用水標準。相比起現有嘅太陽能海水淡化方法，新裝置嘅水份蒸發速度快咗足足 8.5 倍。

產出嘅淡水唔單止適合人類飲用，喺農業灌溉方面亦展示出巨大潛力。研究人員將裝置生產嘅淡水，應用喺一塊面積 5 平方米（大約 6 平方碼）嘅示範農地上面，結果顯示呢啲淡水成功支援咗菠菜、粟米同小白菜等農作物嘅完整生長週期。對於正面對極端乾旱、農作物失收甚至饑荒威脅嘅地區嚟講，呢項低成本嘅水資源解決方案無疑係一場及時雨。

紓緩 AI 數據中心嘅「水耗」危機

除咗應付日常飲用同農業需求，高效能嘅太陽能海水淡化技術喺工業層面亦有深遠影響，特別係對於急需冷卻水嘅 AI 數據中心。雖然地球表面大部份俾水覆蓋，但適合使用嘅淡水比例極少。數據中心唔可以直接抽取海水用作冷卻，因為海水入面嘅鹽份會留低殘餘物，導致管道淤塞甚至損壞精密嘅伺服器設備。

如果可以低成本、大規模咁淡化海水，雖然唔可以徹底解決 AI 發展帶嚟嘅所有環保問題，但至少能夠有效防止數據中心過度抽取當地嘅地下水同淡水儲備，減輕對民生用水嘅影響。

傳統海水淡化嘅隱患與其他前沿研究

目前主流嘅海水淡化方法，主要依賴熱能蒸發同逆滲透技術。呢啲傳統方法需要消耗大量能源，導致成本高昂，而且因為依賴化石燃料，過程入面會排放大量溫室氣體，加劇氣候危機。

此外，傳統方法喺處理海水後，會產生大量高濃度鹽水（Brine）。呢啲副產品包含極高濃度嘅鹽份、礦物質同預先處理海水用嘅化學物質。如果直接將呢啲高濃度鹽水排入大海或者自然環境，會嚴重破壞海洋生態，並污染地下水同土壤質素。

為咗解決副產品嘅問題，全球多間科研機構亦積極尋找對策。例如羅切斯特大學（University of Rochester）嘅一項研究項目，就成功利用經過雷射處理嘅太陽能板去蒸餾海水。呢項技術嘅特點係唔會留低高濃度鹽水，反而可以將剩餘嘅鹽份以固體形式回收，方便循環再用之餘，亦徹底消除咗排放廢水對生態環境嘅威脅。

氣候模型預測局限 反映可持續技術嘅急切性

新型海水淡化技術嘅出現，正正呼應緊當前氣候變遷帶嚟嘅不確定性。超過 50 年以嚟，科學家一直努力預測地球未來嘅氣候變化。雖然大方向嘅趨勢（例如全球氣溫上升、兩極冰蓋融化）預測得相當準確，但當涉及地區性嘅具體影響時，現有嘅氣候模型（Climate Models）就顯得力不從心。

由於全球氣候系統極之複雜，雲層、海洋同地形之間嘅互動，往往發生喺現有模型無法精確計算嘅微細尺度上。近年世界各地頻頻出現預測模型以外嘅「極端高溫熱點」，2023 年更有部分地區錄得無法解釋嘅氣溫急升。呢啲落差反映出，要精準預測局部地區嘅旱災或熱浪風險，需要遠超目前運算能力嘅超級電腦技術。

喺氣候預測依然充滿盲點嘅情況下，各國政府同城市好難準確規劃未來嘅水資源分配。所以，發展好似 3D 納米森林呢類低依賴、去中心化嘅分佈式太陽能海水淡化技術，就成為咗對抗極端氣候嘅重要保險機制。

總結

總括而言，中國科學家研發嘅高分子「鎖扣」3D 光熱納米技術，成功將太陽能海水淡化嘅效能推向新高，同時大幅降低生產成本同設備損耗。由解決 AI 數據中心嘅龐大用水需求，到支援受旱災影響地區嘅農業灌溉，呢項技術都展現出極高嘅應用潛力。面對難以精確預測嘅極端天氣，發展可持續、低成本且對環境友善嘅淡水獲取方案，將會係人類應對未來生存挑戰嘅重要基石。隨住技術進一步成熟同規模化生產，相信太陽能海水淡化將會喺未來幾年成為全球水資源管理嘅關鍵一環。