中国水週間｜人類は水のためにどれほど奮闘しているのか？科学者たちの節水「ブラックテクノロジー」

3月22日から3月28日は中国水週間です。 3月22日、北京市朝陽区で行われた「節水中国巡回・北京朝陽」テーマプロモーションイベントのメイン会場で、管理革新と技術進歩の両方を含む「2024年中国節水トップ10典型事例」が正式に発表されました。これに加えて、水を節約し保護するための他の方法をご存知ですか?

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01 貯水池を「日焼け止め服」で覆う

2015年8月、ロサンゼルスのアイバンホー貯水池に、まるで貯水池に厚い「日焼け止め服」を敷き詰めたかのように、9600万個の黒い中空の高密度ポリエチレンボールがゆっくりと撒かれた。直径10センチメートルのこの小さなボールは水面に浮かんで太陽光を効果的に遮断し、年間約115万立方メートルの蒸発を減らすことができます[1]。

しかし、一部の専門家は、これらの黒いプラスチック製のサンシェードボールが理想的な保護効果を発揮するには、少なくとも2か月から2年半かかると計算しています。さらに、これらのプラスチックボールの製造自体には、ボールの壁の厚さに応じて 25 万〜 290 万立方メートルの水が必要です。

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さらに、これらの黒いプラスチックボールは水域の酸素交換を妨げ、水中に低酸素状態を引き起こし、水生生物の生存に影響を及ぼす可能性があります。さらに、これらのプラスチックボールは長期使用中に徐々に劣化して破損する可能性があり、貯水池の生態環境に潜在的な脅威をもたらす可能性があります。しかし、科学者たちはこれに落胆していません。生分解性素材の開発も積極的に進めており、将来的には実用的かつ環境に優しい貯水池用「日焼け止め服」の開発を目指している。

02ゼロエネルギー「砂漠のウォーターディスペンサー」

液体の淡水は川や湖、海に存在するだけでなく、霧の形で空気中に浮遊することもあります。ペルーの極度に乾燥したリマでは、人々は霧を捕らえるために丘の斜面に特別な網を吊るし、網の上で小さな水滴が凝縮し、下流に流れてパイプに集められるようにしています。統計によると、1つの網で1日に300〜400リットルの真水を集めることができる[2]。この水はそのまま飲むことはできませんが、洗濯、入浴、野菜洗い、煮炊きなどに利用できます。最も驚くべき点は、この装置は電気を必要とせず、昼と夜の温度差に基づいてのみ循環できるため、最もエネルギー効率の高い「砂漠の給水装置」となっていることです。現在、このタイプの霧捕り網はペルー、ボリビア、コロンビアの一部の地域で広く使用されています。

画像出典: WaterSeer

2017年、カリフォルニア大学バークレー校は「ウォーターシーア」と呼ばれる空気対水装置を開発しました。このデバイスの使い方は非常に簡単です。地面に差し込むだけで、エアコンの結露水のように、上空の空気と地面の下に差し込んだ部分の温度差を利用して湿気を発生させます。テストの結果、WaterSeerは1日あたり最大37リットルの水を収集できることが示されました[3、4]。これにより、地下水が極度に不足している地域の人々は、空気を利用して安全で信頼性の高い飲料水を生産できるようになり、飲料水について心配する必要がなくなります。

03 砂漠の「シーフードの奇跡」

イスラエルの領土の大部分はネゲブ砂漠に覆われています。 1970年代初頭、地元の人々は砂漠の地層を掘削して水源を探し、地熱塩水を発見しました。この水は、出口温度が約 40°C と熱いだけでなく、飲料水よりも塩分濃度が高くなります。実験を経て、科学者たちは地熱塩水を段階的に多目的に利用する方法を開発した。彼らは農作物の栽培と養殖を組み合わせました。彼らはまず、作物を暖かく保つために地熱塩水を温室に導入しました。熱の一部を消費した後、冷却された水は段階的に分けられ、さまざまな生息環境に適したさまざまな種類の魚を飼育するためにさまざまな養魚池に流されました[5]。ここでは、一滴一滴の水が最大限に活用され、水資源の効率的な利用とリサイクルが真に実現されています。

新疆ウイグル自治区の温泉県にある冷水魚養殖基地をドローンで撮影。 （写真提供：李強、新華社通信）

我が国の新疆ウイグル自治区も最近は海産物で人気が出てきています。近年、人々は技術革新と水資源の総合的な利用を通じて、砂漠の豊富な地下塩アルカリ水資源を活用し、砂漠に養殖池を建設し、海洋環境を模倣して水質を調整し、循環水システムを使用して水を清潔に保ち、魚介類の成長ニーズに応じて光や換気などの環境条件を合理的に調整してきました。峡谷や塩性アルカリ性の土地では、カニやエビなどさまざまな魚介類が養殖されており、ゴビ砂漠での漁業の伝説が生まれています。

04 海から水を得るための人工的な介入

時には、水資源を合理的に配分するために、人為的な介入によって水資源の流れを変えることもあります。しかし、川の流れを変えるには、世界を変える勇気だけでなく、正確な計画と設計、そして強力な財政的支援も必要です。成功するのは簡単ではありません。例えば、塩分濃度が高いことで有名な死海では、今でも年間約1メートルの割合で水位が低下しています。死海を救うために、一部の学者は紅海から水を汲み上げ、地元の人々が利用できるように淡水化し、その後、その塩水を死海に注入するというアイデアを提案している。しかし、このプロジェクトには莫大な費用がかかり、死海の生態環境に損害を与える可能性があるため、今日まで実施されていません。

人間と水とのゲームは、テクノロジーと自然の衝突です。あらゆる技術革新の背後には自然への畏敬の念があります。効率的な利用と生態系の保護のバランスを見つけることによってのみ、私たちは生命の源を真に保護することができます。

参考文献:

[1] 張孟然.ロサンゼルス貯水池実験により、サンシェードボールを使用して水の蒸発を減らすことは実現不可能であることが示されました[N]。科技日報、2018年7月20日。

[2] CCTVニュース。この魔法の霧捕獲網[N]について話しましょう。 CGTNグローバル情報放送、2024年5月19日。

[3] WaterSeerは空気から水を抽出することができます[N]。中国民商法、2016年第12号。

[4] https://offgridworld.com/waterseer-provides-endless-supply-pure-water-thin-air/

[5] ハオ・ユー砂漠の魚池[J]。 Nature Exploration、2022年第5号。

著者：馬志飛、上級地質エンジニア、中国地質学会会員、天然資源優秀科学普及図書賞受賞者

査読者：徐 奎（天津大学水資源・水力工学部准教授）

企画：翟国青

制作：中国科学普及協会