一家日本水厂正尝试把原本要排放的废水，转化为可再再生利用的电力，并希望这种方式未来能成为常见的清洁能源来源。

利用渗透作用发电的概念并不新鲜：当水分子从盐度较低的溶液自然流向盐度较高的溶液时，会产生渗透压差，这一过程理论上可以用来发电。

真正难的是工程实现，尤其是如何设计合适的膜，让水分子顺利通过，同时又能承受长期运行和高盐环境。

福冈市的工程师与一家私营企业合作，认为他们已经在这一难题上取得突破，并在当地建成并启用了全球第二座渗透发电厂。

这座电厂利用的是两种水源之间的差异：一边是处理过的城市污水，另一边是福冈海水淡化厂产生的高盐度浓缩水，通过两者之间的分子迁移来发电。

海水淡化厂经理广川健二表示：“如果渗透发电技术能发展到可以直接利用普通海水的程度……将会对全球减缓气候变暖的努力产生重大影响。”

渗透现象其实很常见。比如在黄瓜或茄子上撒盐，蔬菜里的水分被“逼”出来，这就是渗透作用的日常例子。

在微观层面，水分子会通过膜，从低浓度溶液一侧移动到高浓度溶液一侧。

如果把这一过程放大到工业规模，水流产生的压力和流速就足以驱动涡轮机，从而发电。

为海水淡化“找出路”

福冈之所以适合尝试这项技术，是因为这里拥有充足的高盐度水源——海水淡化后剩下的大量浓缩水。

由于缺乏足够的大河作为水源，福冈市及其周边约260万居民，自2005年以来一直依赖大型海水淡化厂来供应饮用水。

这也带来一个问题：如何处理海量的高盐度废水。

通常做法是将这些浓缩水稀释后排回大海。当地也曾尝试包括制盐在内的其他利用方式，但都没有形成规模。

后来，工程公司共和电工业向福冈市提出，利用这些咸废水进行渗透发电的方案。

该公司位于长崎的研发经理上山哲郎回忆说：“当我们把这项技术作为业务来规划时，目标是建设规模大约为目前设施五到十倍的电厂。”

在福冈的系统中，渗透发电装置与一座靠近污水处理厂的海水淡化厂相连。

系统从海水淡化厂抽取高盐度废水，同时接入经过处理的城市污水。

两股水流被分别导入多个腔室，中间由半透膜隔开。水分子从处理过的污水一侧自然流向咸水一侧。

随着水分子不断进入，盐水一侧的体积、压力和流速都随之增加，推动涡轮机旋转发电。最终，已经被稀释的混合水再排入海洋。

这套造价约7亿日元（约合440万美元）的系统于去年8月正式投入运行，在满负荷状态下，年发电量可达88万千瓦时，大致相当于300户家庭一年的用电量。

目前，这些电力主要供给耗电量较大的设施使用，即便如此，也只覆盖了它们能源需求中的一小部分。

还不是“空中楼阁”

参与项目的工程师们对未来规划并不保守。

这套系统将进行为期五年的试运行和监测，重点评估其整体性能，包括发电成本、维护需求，尤其是膜材料和其他长期暴露在高盐环境中的部件寿命。

项目的具体财务数据尚未公开，但工程师承认，目前单位电量成本“远高于”化石燃料发电以及其他主流可再生能源。

此外，将水泵入系统本身也需要消耗电力，而全球至今还没有将渗透发电扩展到电网级规模的成熟案例。

尽管存在这些现实限制，相关官员和专家仍认为这种电力形式具有发展前景，原因之一是它不像太阳能和风能那样依赖天气和日照条件。

上山指出，目前成本偏高，部分原因在于这是一座“从零开始”的独特示范电厂，缺乏规模化带来的成本优势。

传统观点认为，渗透发电最适合部署在淡水河流与咸海交汇的河口区域。

但上山表示，日本正在尝试的模式，对拥有大型海水淡化设施的国家同样适用，例如沙特阿拉伯以及其他中东国家。

共和电工业也在并行研发另一项技术，希望能直接利用盐度较低的普通海水来发电。

“我们的第一步，是把这项技术从福冈推广到日本其他地区。为此，我们希望进一步提升技术水平，实现利用普通海水进行渗透发电。”上山说。

“我们并不认为这只是空想。”

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