地球上で安全な飲料水を見つけるのは驚くほど難しい。しかも、水に覆われた惑星での話だ。ロッキード・マーティンの新しいプロジェクトは、この状況を変え、しかも安価に実現することを目指している。同社はグラフェンフィルターを用いて、年末までに塩水を飲料水に変換することを目指している。
まさに絶好のタイミングです。水不足の解消は、国連のミレニアム開発目標の一つです。しかし、これは困難な課題です。地球上のすべての人々に十分な淡水がある一方で、その分配は必ずしも均等ではなく、その分配を解明するのは至難の業です。世界人口の44%が海岸から100マイル以内の地域に暮らしているため、海水を淡水に変換する技術は重要な代替手段となります。
淡水化、つまり水から塩分を取り除いて飲料水にするプロセスは、何千年も前から利用されてきました。しかし、一つの問題があります。海水から塩分を取り除くのは、淡水から始めるよりも効率が悪く、費用も大幅に高くなるのです。ある国が水資源の大部分を淡水化に頼るのは、通常、莫大な石油収入があり、他に良い選択肢がないためです。コストは徐々に低下していますが、大規模な淡水化の試みは、世界の多くの国にとって依然として法外な費用がかかりすぎます。近年の大規模な試みの一つは、総工費41億ドルの北江電力淡水化プラントです。
古代の淡水化方法は、粗雑なフィルターと沸騰水からの蒸気回収によって行われていましたが、今日ではこの方法が工業規模で改良されています。しかし、ここでもエネルギーコストは莫大です。古代の船乗りが海上で船上で水を沸騰させて一日を過ごすのと、都市に住む何十万人もの人々の日常的な水需要を満たすのとでは、全く別の話です。一部の淡水化プラントでは、今でも大きな容器で塩水を沸騰させることから始めています。塩から蒸気が分離されると、容器の上部で冷却されて凝縮し、タンクに排出されてさらにろ過されます。同じ水を沸騰させるのと冷却するのにエネルギーが必要になるため、プロセス全体が非常に非効率的です。大規模事業では、代替的でより一般的な方法が逆浸透膜です。逆浸透膜では、水を高圧で次々とフィルターに送り込み、その度により多くの塩を除去しようとします。これらのフィルターに水を通す工程は、プロセスの中で最もエネルギーを消費する部分であり、フィルターが薄いほど必要な圧力は少なくなります。
ロッキード・マーティンが提案する淡水化プロジェクトは、現代の驚異として既に称賛されている素材、グラフェンを用いて濾過する。鋼鉄の1000倍の強度を持ちながら、厚さはわずか原子1個分しかない。昨年7月、『ポピュラーサイエンス』誌は、グラフェンの水ろ過への応用の可能性について報じた。このフィルターは、わずか1ナノメートル幅の微細な孔に海水を通すことで、水分子は通過させながら、塩を構成する原子を遮断する。このフィルターはエネルギー消費量が大幅に少なく、ろ過性能もはるかに優れている。ロッキード・マーティンは、2013年末までに試作フィルターを完成する予定だ。
