海水淡化革命！69億美元解方：科學家突破除硼技術

全球工程師團隊研發出一項突破性技術，利用新型碳布電極去除海水中的硼元素，這項創新不僅能省去傳統海水淡化廠所需的酸鹼處理程式，更可大幅降低營運成本，讓海水成為更經濟的飲用水來源。

這項刊登於《自然-水》期刊的研究由密西根大學與萊斯大學共同發表。研究指出，硼是海水中天然存在的元素，但當其透過標準除鹽濾膜後，會轉變成有毒物質。海水中硼濃度不僅超出世界衛生組織飲用水安全標準兩倍，更是許多農作物耐受值的5至12倍。

「多數逆滲透膜無法有效去除硼，傳統海水淡化廠必須進行昂貴的後處理程式。」研究共同通訊作者、密西根大學化學工程系助理教授喬凡·卡姆切夫解釋：「我們開發的新技術具有高度擴充套件性，能以更節能的方式去除硼。」

研究團隊發現，海水中硼以電中性硼酸形式存在，因此能穿透專門去除帶電離子的逆滲透膜。現行解決方案需新增鹼劑使硼帶負電，再進行第二階段逆滲透處理，最後還需用酸中和，這些步驟都增加成本。

「我們的裝置能減少海水淡化過程的化學品與能源需求，提升環境永續性，並降低15%成本，相當於每立方公尺處理水節省20美分。」萊斯大學博士後研究員、論文共同第一作者潘維毅強調。

以2019年全球每日9,500萬立方公尺的海水淡化量計算，這項技術每年可節省69億美元。像聖地牙哥卡爾斯巴德海水淡化廠等大型設施，一年就能省下數百萬美元。

這項突破對緩解全球水危機至關重要。根據2023年全球水經濟委員會報告，預計到2030年淡水供應量僅能滿足40%需求。

新技術關鍵在於採用佈滿含氧結構的多孔電極，這些結構能特異性捕捉帶負電的硼。研究團隊透過電解水產生氫氧根離子，使硼帶負電後被捕獲，省去傳統新增鹼劑的步驟，也避免額外的逆滲透處理能耗。

「這項平臺技術可應用於其他汙染物處理，例如將砷轉化為易去除形態。」萊斯大學環境工程教授、研究共同通訊作者梅納赫姆·埃利梅萊克指出：「透過調整電極官能基，還能針對不同汙染物進行高效處理。」

這項研究獲得美國國家水創新聯盟、能源部、國家科學基金會及美以雙邊科學基金會支援，為全球水資源永續發展帶來新曙光。