Это жестокая реальность: только около 3% воды в мире является пресной, и лишь часть из них легкодоступна. Тем не менее, поскольку засушливые регионы мира сталкиваются с усиливающейся засухой, все больше людей обращают внимание на остальные 97%, которые плещутся в океанах.
Острова, города и водные районы используют опреснение для очистки океанской воды от солей уже более века, хотя только в 1970-х годах эта технология получила более широкое распространение. Для производства каждых 100 галлонов воды, полученных с помощью обратного осмоса, наиболее широко используемой технологии, требуется около 1,5 киловатт-часов электроэнергии. По состоянию на 2022 год в результате опреснения ежедневно производилось около 26 миллиардов галлонов (100 миллиардов литров) воды.
Но обратный осмос является энергоемким и требует мощных насосов, чтобы проталкивать молекулы воды через специально разработанную мембрану, оставляя после себя соленый раствор. Давление часто достигает 800 фунтов на квадратный дюйм, что примерно в 20 раз превышает давление в типичной автомобильной шине. Около 70% энергии, потребляемой установкой обратного осмоса, приходится на работу этих насосов.
Это заставило экспертов искать другие способы ускорить этот процесс, и один многообещающий подход, который они начали обсуждать, известен как глубоководный обратный осмос (DSRO). В нем оборудование обратного осмоса сбрасывается глубоко в океан, на глубину от 1300 до 2000 футов, где естественное давление помогает проталкивать воду через мембрану. Для подъема пресной воды из глубин и обратно на берег требуются лишь относительно небольшие насосы, потребляя лишь часть электроэнергии, которая используется для опреснения на суше.
Идея существовала почти с момента изобретения самого метода опреснения воды обратным осмосом, но она не получила широкого распространения, потому что океан может быть плохим местом для падения сложной технологии. Недавно ситуация изменилась, и теперь несколько компаний участвуют в гонке за совершенствование технологии.
Эту конвергенцию можно объяснить достижениями нефтегазовой отрасли, которая десятилетиями работала над глубоководной энергетикой, связью и робототехникой. «Время для этого идеальное, потому что кривая затрат и кривая опыта действительно были удалены», — сказал TechCrunch Александр Фуглесанг, соучредитель и генеральный директор Flocean.
Раньше глубоководный обратный осмос сталкивался не только с суровыми условиями океана. По словам Роберта Бергстрома, основателя и генерального директора OceanWell, который ранее основал Seven Seas Water Group, традиционную компанию по опреснению воды, которая сейчас принадлежит Morgan Stanley, было трудно обеспечить питание капсул для работы их насосов и датчиков.
За последние десять-два десятилетия нефтегазовые компании «электрифицировали морское дно», — сказал Майкл Портер, технический директор OceanWell. «Это действительно меняет правила игры для нас». Раньше насосы и оборудование приводились в действие гидравлическими системами, которые неэффективны и подвержены поломкам. «Но теперь, когда появились электрические насосы, все стало намного дешевле и проще в эксплуатации», — сказал он.
Нефтяные и газовые компании также помогли сделать подводные аппараты с дистанционным управлением дешевле и эффективнее. Для стартапов DSRO такие подводные аппараты значительно облегчили установку и обслуживание глубоководного оборудования. «Вам не обязательно поднимать все свое оборудование, чтобы повернуть один болт», — сказал Бергстром.
На глубине в опреснительных капсулах работают небольшие насосы, которые медленно проталкивают воду через мембрану. Низкая скорость означает, что большая часть морских обитателей может уплыть. Для тех, кто не может, OceanWell разрабатывает способ периодического изменения направления потока насосов, чтобы вымывать микроорганизмы из фильтров и мембран. Это не только защитит морскую жизнь, но и поможет дольше сохранять фильтры и мембраны свободными от засорения.
Как и в случае опреснения на суше, DRSO выделяет рассол, который более соленый, чем окружающая океанская вода. Но для DRSO проблема стоит менее остро. Во-первых, он производит более разбавленный рассол — примерно на 10–20 % более соленый, чем морская вода, вместо удвоения берегового опреснения — и распределенные капсулы выпускают рассол в толщу воды. «Он распространяется на расстояние от 10 до 30 метров от наших капсул, наших маленьких подводных микрорастений», — сказал Фуглесанг.
Все еще существуют затраты на доставку оборудования на морское дно, включая проведение линий электропередачи, воды и связи к объектам, а также установку самих опреснительных капсул. «Из-за той большой основы, которую мы строим, мы, очевидно, не можем создавать маленькие заводы», — сказал Бергстром. «Просто вложить это — это огромные капитальные затраты. Но когда мы дойдем до точки, когда у нас будет от 10 до 100 миллионов галлонов в день, тогда остальные наши затраты начнут падать».
По словам Фуглесанга, Flocean развернет от одного до десяти модулей на объекте. OceanWell нацелена на такое же число.
После внедрения экономия должна начать накапливаться. OceanWell, Flocean и Waterise, еще один стартап DSRO, прогнозируют, что эта технология сможет производить воду, используя на 30–50% меньше энергии, чем наземный обратный осмос. Более того, выходящая вода зачастую холоднее, чем там, где она используется, а это означает, что ее сначала можно использовать для поглощения тепла от больших кондиционеров. «Мы можем использовать это действительно мощное средство энергосбережения», — сказал Фуглесанг.
Инвесторы начали обращать на это внимание. В ноябре OceanWell объявила, что привлекла 11 миллионов долларов в рамках серии А от инвесторов, включая Куботу. Во вторник Flocean объявила о серии A стоимостью 9 миллионов долларов, сообщила компания TechCrunch эксклюзивно. Раунд Flocean возглавили Burnt Island Ventures, Freebird Partners и Nysnø Climate Investments при участии Katapult Ocean и MP Pensjon.
Flocean подписала соглашения на Мальдивах и в Иордании о развертывании демонстрационных систем, хотя Фуглесанг заявил, что компания намерена сосредоточиться на бассейнах Средиземного и Красного морей. В настоящее время Waterise заключила сделку на поставку продукции горнодобывающей компании в Иордании, а OceanWell первоначально ориентируется на Калифорнию.
Поскольку водный кризис распространяется по всему миру, компании надеются, что их технологии помогут заполнить этот пробел. «Мы думаем, что сможем коснуться примерно миллиарда человек и спасти их от сползания к водной бедности», — сказал Бергстром.
