戻る

レビュー論文

脱塩:古代から現在そして将来へ

Desalination: From Ancient to Present and Future

By Andreas N. Angelakis, Mohammad Valipour, Kwang-Ho Choo,

 Abdelkader T. Ahmed, Alper Baba, Rohitashw Kumar, Gurpal S. Toor

 and Zhiwei Wang

Water 2021;13:2222         2021.08.16

 

要約

 水は生命であり、水がなければ文明も空虚な地球もない。水は地球上に豊富な天然資源と考えられている。水は表面の3/4を覆っている。しかし、地球上で利用可能な水の97%は塩辛い海洋水であり、淡水はごくわずか(3)にすぎない。利用可能な水のこの小さな部分は、人間と動物のニーズを供給する。しかし、淡水は地下、河川、湖に存在し、世界のすべての水需要をカバーするには不十分である。したがって、節水、水の再利用、雨水の採集、雨水の利用、および脱塩は、人類の将来のための水の供給を維持するために重要である。脱塩には、古代から現代まで何世紀にもわたる長い歴史がある。過去20年間で、脱塩は急速に拡大し、世界のストレスの多い水域の水需要に対応している。それでも、世界のいくつかの地域での実装にはまだいくつかの問題がある。本レビューは、より賢明でスマートな水抽出のための脱塩歴史の包括的な評価を提供し、地球住民の水需要を維持およびサポートするために使用する。

 

1.はじめに

水の歴史は世界の歴史と同等であり、水質の歴史は生命の歴史と同等である。

                      アンドレアス N. アンジェラキス

塩水が他の物と混ざり合っていることは、言われたことだけでなく、誰かがワックス容器を作った後、注がれないように開口部の周りを結びながら海に入れたかどうかからも明らかである。このようにワックス容器の壁から入ってくるこの()は飲用()であり、ろ過によって(水から)分離された土壌物質があり、水を塩辛くするものは(他の物と)混合している。」

               (アリストトル(紀元前384322年、気象学、ブックB’))

 

 脱塩は地球上で進行中のプロセスであり、海からの水の蒸発と大気中の

凝縮による雨の自然なプロセスである。異なる氷の結晶が形成される極域と北極圏の近くで利用可能な海水の凍結は、塩が結晶成長から除外されるため、純粋な水に起因する。

 メガリシック時代(紀元前6000年頃)以来、地中海地域での連続した暑い時期は、水資源の慣行と管理の大きな進歩に貢献した。Alcalar (Portimão、ポルトガル)の葬式の記念碑は、その時代の優れた例である。先史時代(紀元前3200年から1100年頃)の様々な時期に、様々な水力技術、航海、貿易など、多くの注目すべき成果が経験された。大西洋ブロンズ時代の間に、イベリア半島の西端、ブルターニュ、イギリス諸島の間で行われた激しい取引(銅、錫、金)は紀元前約1300年に始まった。ミノアの船員は地中海で支配的であり、おそらく何千年もの間、水を沸騰させて淡水を蒸発させ、塩から淡水を分離することによって脱塩を実施した。水圧や航海を含むミノアの技術は、ミケーネ、アルカイック、クラシカル、ヘレニスティック、ローマ時代のギリシャ文明の後期に本土に輸出された。ローマ時代とヘレニズム時代には、大型船の建造や運航など、水圧や運航に大きな進展があった。

 ギリシャ人が最初に水の性質について哲学的な意見を表明したいという情報が報告されている。Ionia Schoolの創始者であり、古代の有名な賢者の1人であるThales of Miletus(紀元前624548年頃)は、肥沃で水として形成された水について報告した。さらに、Thalesは、海水は地球全体を取り巻く広大な海で構成されており、これは地球上の既存の生命の主要な要素であると述べている。その後、シチリアで生まれたEmbedokles(紀元前490430年頃)は、世界が地球、水、空気、火の4つの主要な要素で構成されていることを説明する主要な要素の理論を導入した。我々の現在の知識と経験を考慮すると、人間の生活の質に影響を与えるこれらの主要な要素は、水、土壌、エネルギー、および大気に変換される可能性がある。

 紀元前750年頃の寒い時期に、フェニキア人とその後のカルタゴ人がポルトガルの海岸に到着した。彼等は実際のレバノンとチュニジアからの船員と商人であった。おそらくこの時期に、水車のNoraShaduf(古代に発明された水を持ち上げるための手動装置)とともに灌漑が導入された。イベリア沿岸でのギリシャ船員の存在も、およそ紀元前630年と535年の間に記録されている。

 歴史的に脱塩は何世紀にもわたって概念と技術の両方として知られてきた。しかし、アルカイック時代後期にのみ、ミレトゥスのイオニアの哲学者は、地球上のすべての淡水を再利用できることを特定した。中国では、戦争状態の時代(紀元前475年から221年頃)の山と海の古典は、米を蒸すために長期間使用された竹マットは、塩を吸着するための吸着とイオン交換の機能を持った薄い外層を形成できることを示した。その後、ギリシャの哲学者アリストトル(紀元前384322)は、水相が変化する可能性があることを認識し、出版された彼の相対的な研究におけるエネルギーの交換は、蒸気を回すことによって塩水が甘くなる可能性があることを指摘したが、それが凝縮したときに再び塩水に戻ることはない。彼は、適切なワックス容器は、海水に長時間沈められると、飲用水を保持し、塩をろ過すると報告した。

 大規模な淡水化プラントは第二次世界大戦が終わるまで実現可能ではなかったが、古代からの淡水化技術に関する実験の例が数多くある。例えば、およそ西暦200年頃、アフロディシアスのアレクサンダーは船員によって適用された淡水化プロセスについて言及した。当時、古代の人々は海水を沸騰させて蒸気を生成し、それをスポンジに吸収して飲料水を生成していた。

 産業革命以前は、淡水化は主に海上輸送船に使用されていたが、それ以外の場合は淡水を供給する必要があった。トーマス・ジェファーソンはアメリカで熱に基づいて船で淡水化するためのより良い方法を考えだした。淡水化法は1500年代から開発されてきた。

 彼の指示が書かれたデカールが作成され、公表され、クリアランス・セーリング許可証の裏にあるすべての米国船に配置された。第二次世界大戦後、アメリカでは淡水化技術の改善のための重要な研究が行われた。米国内務省は塩水転換によって塩水局を設置した。

 1974年に水資源研究局に統合された。調査はいくつかの大学でも行われ、その後、様々な化学会社で開発が行われた。このように飲料水生産のための海水淡水化技術は急速に進化し、非常に有用になった。

 人口の増加と淡水の需要に伴い起業家は遠隔地、主に海上での船やボートで飲料水を生産する技術を模索し始めた。その結果、淡水化手法の最適化に焦点を当てた様々な技術が報告されている。今日、世界中の多くの国、特に中東では、淡水化技術に大きく依存している。

 対照的により多くの人々が淡水化の開発に目を向け、持続可能な技術と気候変動の課題のために水供給の選択肢を多様化している。国際脱塩協会(IDA)によると、海洋と地方の海から約2,800m3/dの淡水が世界中で生産されている。沿岸域については、世界規模での日産量の44%に相当する約1,210m3/dの淡水化プラントがペルシャ湾に最も多く見られる。ペルシャ湾の主要な生産者はサウジアラビア(50)、アラブ首長国連邦(23%)、およびクェート(6)にある。ペルシャ湾諸国では、熱プロセスを使用した脱塩が支配的である(総生産量の94)。水と電力は信頼できる熱脱塩源として大型発電所のタービンからの蒸気を適用する大規模なコジェネレーション・プラントを使用して有効に生成されるためである。ほとんどの水(81)は多段フラッシュ蒸発によってペルシャ湾で生成される。多重効用蒸発(生産量の13)と逆浸透(生産量の6)は他のプロセスである。

 さらに、世界中の水の淡水化は、古代のそれよりも複雑であるように思われる。年代順の見方では、脱塩の5つの時代について議論することができ、それぞれがその明確な特徴によって特定される:(a) 先史時代(紀元前3500年から100年頃)(b) 歴史的時代(紀元前750年から330年頃)(c) 中世(西暦330年から1400年頃)(d) 近世と現代(西暦1400年から1850年頃)、および現代(西暦1850年から現在)

 根拠、創造、結果についての知識を向上させるために、海水淡水化の歴史の包括的な概要を検討する必要がある。淡水化の新たな傾向が考慮される。このような情報は適切な水管理の枠組みを改善することにより、将来の淡水化の問題や課題を防ぐために必要である。未来を定義するならば、歴史を研究する。

 本論文は次のように構成されている。セクションのプロレゴメナはレビューの要素と紹介であり、続いてセクション2、セクション3、セクション4で、先史時代から現在までの淡水化の明確な歴史を地理的および使用されている様々な種類の技術と水源を含む時系列のレビュー。セクション5は新たな傾向と起こりうる将来の課題を表しており、セクション6は淡水化の将来の問題と課題に焦点を当てている。最後に、セクション7は決定的な

発言とハイライトを含むエピローグである。

 

2.先史時代から中世までの淡水化(紀元前3200年から紀元前1400年頃)

2.1. 青銅器時代(紀元前3200年から1100年頃)

 青銅器時代の古代文明は銅精錬、スズとの合金、または青銅との取引で構成されていた。世界の様々な地域での主な青銅器時代の文化は次の通りである:

(a)   エジプト文明(紀元前4000年から550年頃)

(b)   メソポタミアでは、紀元前3200年から1100年までの青銅器時代は、次のもので構成

されていた:(i) 競合する都市国家間で政治的に分割され、それぞれが少なくとも王朝によって支配され、アッカド時代(紀元前2350年から2150年頃)までに成功していたサメリアン(紀元前4000年から2000年頃)(ii) アッシリア王国および/または帝国(紀元前2500年から605年頃)(iii) バビロニア王国(紀元前2000年から1595)(iv) カッシート文化(紀元前1595年から1155年頃);そして(v) ヒッタイト帝国(紀元前1600年から800年頃)

(c)   エーゲ海地方では、青銅器時代に設立されたミノア人は紀元前3200年頃に始まり、青

銅器の生産にスズとともに使用される銅の広範な貿易ネットワークで始まった。その時代に発達した航海知識は、紀元前1200年頃のミノア文明の終焉以来、最高の技術に到達した。ミノア文明の中心はクレタ島であった。

 キプロスでは、青銅器時代(紀元前2500年から1050年頃)は、島の成長と外国による占領の時代であった。トロイ戦争後、紀元前約1100年にミケーネ文明は島にとどまった。キプロスのアルカイック期(紀元前750年から475年頃)はアッシリア人、ペルシャ人、エジプト人など、島の支配者として互いに成功した島の住民にとって問題のある時代であった。

 最後に、ミノア文明と古代キプロスの連続した文明は、ギリシャ本土の南東部で栄えたミケーネ(紀元前1600年から1100年頃)であった。

(d)   中央ヨーロッパの初期の青銅器時代の統一文化(紀元前1800年から1600年頃)には、シ

ュトラウビング、アドラーバーグ、ハトヴィアンの文化など、裕福な埋葬と見なされる多数の小さなグループが含まれていた。青銅器時代はウーニェチェ文化(紀元前1600年から1200年頃)に続いており、古墳(手押し車)の埋葬を特徴とする古墳文化である。

 先史時代の初期の文明から初めて、ミノアの船乗りによる海水を含む飲用水処理の予備的なレビューから考慮される。青銅器時代の初め(紀元前3200年から1100年頃)から、ミノア人の顕著な特徴の1つは、適切な装置を使用して宮殿、都市、村で飲料水を処理することであった。驚くべきことに、ミノアの「技術者」は適切な飲料水供給を準備するための最も一般的な水質改善の実践を認識していた。両端に開口部があるDefner(1921)として知られる奇妙な粘土製の長方形の浄水器が使用された。この装置は他のセラミック材料と同様に構築された。例えば、セラミック・フィルターは後で開発された(1、省略)。スパナキスはロープで給水池にしっかりと接続された油圧フィルターと見なされている。その操作はフィルターの多孔質表面を継続的に洗浄し、ろ過された水を携帯用水容器に流すことができるように、高速の乱流水力条件に依存していた。洗浄中に固形物が大量に蓄積した後、穴からロープを緩めることにより、パイプの端から固形物を取り除くことができた。

 ミノアン・セラミック・フィルターはセラミック膜の前駆体と見なすことができる。ミノアの船員は最初に海水から飲料水を生産した。MugeLoukovikasは、ミノア人が商船隊と共に海を支配し、地中海の西から東まで長距離を航行し、貿易を求めてやって来たと報告した。それはおそらく、ミノア人の地理的な孤立と沿岸地域での艦隊の強さの対数目盛の手段あり、いくつかの要塞があった。しかし、彼等の進歩の期間は、パックスミノイカまたは「ミノアン平和」と呼ばれていた。これは、都市が壁を必要としなかった時代である。

 これは、発見された全ての宮殿、都市、およびその他の集落に要塞施設がないことによっても証明されている。対照的に、その後、文明が設立された。例えば、ミケーネ人の「サイクロピーン」の壁、ローマの城壁または要塞、その他の軍事施設などである。Hirschfeldは、クレタ島が海上での貿易ルートと適切に強い関係にあると報告した。

 Thucydidesは紀元前431年に、彼の最初の著書「ペロポネソス戦争の歴史」で次のように報告している。彼は現在のギリシャ海と呼ばれる海を支配し、そのほとんどに最初の植民地を送り込んだサイクレードを支配した…したがって、これらの海域での海賊行為を抑えるために最善を尽くした。これは彼自身が使用するための収入を確保するために必要なステップである。」

 ミノアンは、おそらくおよそ紀元前1500年以来、ギリシャお考古学者であるSpyridon Marinatosが「アクロティリ」セラで発見した絵画で示されているように(2、省略)、様々な種類の船を開発して使用していた。これらはフレスコ画の一部である。さらに、目に見える喫水線がなく、全ての船が海上に浮かんでいるように見えるのは魅力的である。同様にミノアンの船がいるティラの艦隊のフリーズはMugeらによって報告された。

 さらに、Hirschfeldは次のように述べている。例えば、青銅器時代後期の難破船は、北ヨーロッパ、アフリカ、メソポタミアからの国際的な商品の驚くべき品揃えを運んだ」(2b、省略)。青銅器時代後期に、船は紀元前14世紀後半にさかのぼる地中海で最も興味深い群集の1つを明らかにした。スポンジ・ダイバーは1982年にマイナー・アジア南西部でそれを発見した。そしてそれは非常に後の時代のGraeco-Roman船に非常に似ていた。

 最後に、エジプト人とギリシャ人、特にアレクサンダー大王が最初にGreat Schoolを設立したアレクサンドリアではよく知られている。彼等は本国の人々よりも大きなリスク態度を持っている。したがって、彼等はより本物で、自発的で、本態的であり、より大きなリスク態度を持っていたため、注目に値する油圧工事を構築し、人間のニーズと希望をより良く理解することになった。古代エジプト人とギリシャ人によって確立された蒸発を含む多くの水システムは、歴史的なアイデアやアイテムとしてだけでなく、現在および将来の持続可能な水技術の潜在的なモデルおよび例として考慮されなければならない。

2.1.1. 古代インディアンとインダス・バレー文明

 古代インドでは、紀元前2000年に水処理法が使用された。当時は水を加熱して浄化するという考え方で、砂や砂利のろ過、沸騰、水のろ過を利用する技術があった。精製後の飲料水の味は良くなった。主に濁度を最も早い時期にチェックした。当時、化学汚染物質や微生物についての知識はほとんどなかった。紀元前1500年以降、凝固の原理が発見され、懸濁された化学明礬の粒子沈降を使用して適用された。

 紀元前500年以降、脱塩と水の再利用技術は沿岸都市部の水供給を増強するのに役立つ。インドの海岸線は1つまたは複数の側で9つの異なる州と4つの連合地域に囲まれている。脱塩は、国の淡水需要を増大させる上でかなりの部分を提供する可能性がある。これは、脱塩技術が技術と経済の両方の観点から効率的に実装されている場合に可能である。さらに、アンドラプラデシュ、グジャラート、タミルナドゥなどの州は、水不足と需要の高さという深刻な問題を抱えている。したがって、増加する人口の水需要を満たすために、インドは海水にもっと注意を払う必要がある。

 インダス・バレー文明(紀元前3000年から1500年頃)は、世界で最も古く、最も大きく、最も進んだ文明の1つであり、先史時代のインド亜大陸における科学と社会の発展の性質を示している。ハラパンの小さな社会はおよそ紀元前2600年までに都市の中心に発展した。これらの都市にはMohenjo-Daro(パキスタン)HarappaGaneriwalaKalibanganDholaviraRakhigarhiRupar、およびLothal(インド)が含まれる。

 インダス川地域と速度能力支流には1052以上の都市が見つかった。インダス・バレー文明の人々は川を崇拝し、祈っていたときに水に執着していることが認められた。

 農業が主要な商業活動であり、貯水池、運河、井戸、および水の収穫方法の広範なシステムが地域全体に確立された。インダス・バレーのモヘンジョダロ・グレート・バスは「古代世界で最も初期の公共水槽」と呼ばれている。Kutch(グジャラート)Bhachau TalukaにあるDholaviraは考古学的な場所である。

 Dholaviraの優れた特徴は、水路と貯水池で構成される洗練された水保全システムであり、完全に石で構成されていた。Dholaviraには、雨水または2つの隣接する小川から迂回した水を貯蔵するために使用される大規模な貯水池があった。

 人々(インダス・バレー文明)は、都市の上下水道管理システムを形成していた。文明は世界で最初に認定された特定の造船所である。インダス社会は津波などの海洋災害にも気付いていた。しかし、インドの文献に記載されている脱塩の記録された技術はない。川が多かったので、文明は海水よりも新鮮な川の水に依存する可能性が高かった。文明(インダス・バレー)は公共の目的のための衛生と水の供給の証拠を示している。

2.1.2. イラン帝国

 ペルシャ帝国の脱塩システムを含む最古の給水網は、イラン南西部(紀元前1250)の古代エラマイト複合施設であるChogha Zanbilで発見された。給水ネットワークは長さ45 kmの開いた溝を通って、水が川(つまりカルケ川)から大きなタンク(貯水目的)に迂回される河川と貯水池のネットワークであった。脱塩と物理的処理の後、水は最終的に350 m3に等しい容量のもう一方の貯水池に移された。エラミテスの古代のペルシャ以前の文明(紀元前2700年から紀元前539年頃)は、その豊富な水で知られるKhuzestanで開発され、定住したことは言及する価値がある。したがって、水が豊富な地域に住んでいたエラミテスの水資源の管理は大きな課題ではなかった。

2.2. 歴史的時代(紀元前1000年から西暦330年頃)

2.2.1. ホーマー時代

 Danais (Danos)Argo (Jason)は、ギリシャで使用された最も初期のロングシップである。以前は、人々はギリシャのストログラと呼ばれる小さな丸い形の船を使用していた。船ArgoはギリシャにやってきたDanais (Danos)として知られるロングシップのパターンに従って建設された(紀元前950年頃)

2.2.2. 古典的およびヘレニズム時代

 アテナイ人は多くの貿易船を使って年間約15万トンの穀物を運んだ。これらの船の大部分は、海の地面の材料で覆われているためにいくつかの例外が生き残っていない限り、破滅された。1968年にキプロスで発見されたいわゆるキレニア船はそのような事例である。キレニア船がミノア文明の前に住んでいたという証拠があるが、紀元前3200年、アテネはトロイの木馬戦争後に近隣地域から設立されたと伝統的に認められている。しかし、そのタイプの船はヘレニズム時代に採用された。キレニア船は(naukleroi)と呼ばれる家族の3世代によって80年間航海したと考えられている。さらに、古代全体の脱塩における多くの実験例が知られている。

脱塩は何千年も前から採用されてきた。ギリシァの船員は、海水を沸騰させて淡水と塩を分離した。原則として、地球上の既存の水はすべてリサイクル(再利用)される。古典時代の初め以来、イオニアの哲学者達は、地球上の淡水が多かれ少なかれリサイクルされていることを観察した。非常に早い段階で、Anaximander(紀元前610年から547年頃)は、気象現象における水のリサイクルの水文学的概念を特定した。さらに、ヒポクラテス(紀元前460年から370年頃)は、ふるい分け水慣行と「ヒポクラティック・スリーブ」と呼ばれる最初のバッグ・フィルターを発明した。バッグの主な目的は、悪臭や悪臭の原因となる沈殿物をトラップすることであった。

 その後、紀元前322年から384年にかけて、アリストトルは水相の変化と公共のプロセスに必要なエネルギーを認識し、地球上の太陽加熱水がそれを持ち上げたと報告した。火を使って加熱した水と同じようであった。彼はまた、特定の場所で同じ量の水が毎年戻ってこない場合は、抽出された全ての量を再開する必要があると述べた。

 アリストトル(紀元前384年から322)がプラトから学んだことにもかかわらず、彼の概念はイオン時代の哲学者の影響を強く受けていた。彼の論文Meteorologicaは、水文サイクルの概念、雲の生成などいくつかの水文気象学的現象の説明に大きく貢献しており、空間的および時間的風景は時代とともに変化し、川が形作られ、最終的に消える。彼はまた、実験によって水に含まれる同様の塩が蒸発しなかったかを特定し、次のように報告した:

 それが蒸気に変わるとおき、塩水は甘くなり、それが凝縮するとき、蒸気は再び塩水を形成しない。これは私が実験によって特定した。これらのアイデアは海水を淡水に変換する脱塩アプリケーションで驚異的な用途を見つけた。これは、乾燥および半乾燥地域にとって非常に重要である。海上で淡水が不足している場合、船員は真鍮製の容器で海水を沸騰させ、スポンジで容器の口を閉じて蒸発した物を集める。次に、スポンジを絞って新鮮な水を飲む。

 船上で飲用水を生産する必要性が長い間海水に現われ、遠方の旅行が可能であった。蒸発プロセスによる海水の脱塩についての最初の書面による指示を図3(省略)に示す。200 ADはこの図を示し、船の船員が真鍮製の容器で塩水を沸騰させ、蒸発した水を吸収するために大きなスポンジを吊したと述べた。

2.2.3. ローマ時代

 ローマ人は粘土フィルターを使って塩をろ過した。その間、水は加熱、砂と砂利のろ過、そしてろ過によって浄化される可能性があるこれまでのところが知られていた。脱塩にはローマ時代までさかのぼる長い歴史がある。聖書には宗教的な言及があり、それは脱塩と見なすことができる。ユダヤ人がマラに行くと、ユダヤ人は飲用水を使うことができなくなった。水が苦かったので、マラと呼ばれた。ユダヤ人達はモーゼに不平を言い、「我々は何を飲むのか?」と言った。神は彼等に水と混ぜ合わせている丸太を見せ、ついに飲める水は甘くなった。それは科学的証拠ではなく、奇跡と見なされるべきである。

2.2.4. 中国王朝

 脱塩技術は1958年以来、国立海洋局によって正式に研究されていると一般的に認められていたが、2000年以上前に中国で海()水の脱塩が記録された。戦争状態の時代の山と海の古典と東漢王朝の同じ年の理論の両方は、人々が米を蒸すために証明される竹マットが長期間使用されると、薄い外層を形成することを発見したと述べた。形成されたままの薄膜は、塩を吸着する可能性のある吸着およびイオン交換機能を持っていた。南宋王朝のレイの薬の準備に関する扱いは、古代の汽船と竹のマットを使ってケルプ(海藻の一種)を調理すると、ケルプから塩を取り除き、さらに食物や薬のためにハーブを準備できると記録した。蒸気発生器と竹マットの構造を図4(省略)に示す。さらに、蒸気発生器と竹マットによるこの脱塩機能は、宋王朝の文献にも記載されている。宋王朝では、Guixinその他に船が長い航海のために海に出ると、「海の井戸」が海に浸され、「井戸」から淡水を直接引き出すことができるという伝説がある。伝説かもしれないが、唐王朝と宋王朝では、船員が海水を淡水に変えると言うアイデアを生み出したことを反映している。さらに、海水の脱塩は、中国での直接使用の成功した経験がある。中国の北海岸では、農民は土壌の水分を維持するために、海氷(淡水とほぼ同じ塩濃度)を使用していた。これは凍結による海水脱塩の直接使用の最初の記録である。

2.3. 中世(西暦330年から1400年頃)

 ローマ帝国の終演後、敵が多くの水道橋を破壊し、多くがもはや使用されなくなったため、水処理と脱塩の将来は不透明であるように見えた。多くの脱塩実験が世界的にいくつかの場所で行われたが、中世には大規模に行うことは不可能であった。おそらく、脱塩実験でも最も有名な労働者は、西暦7世紀後半に蒸留に関する記事を発表した中東地域のJabir Ibn HayyanまたはGerberであった。初期のギリシャ人、ペルシャ人、エジプト人

、そしてその後Abu Mansour Al-Harawiなどのイスラム教徒からの学者によって行われた知識と仕事の多くは、ムーア人によるイベリア半島の征服とその後の科学的学習センターの形成を経て西ヨーロッパに移った。

 良い実験は、レオナルド・ダ・ヴィンチ(1452年にイタリアのフィレンツェで)によって行われた観察であった。彼は、調理場所の隣の部屋を使用することで蒸留水を比較的低コストで大量に生産できることを理解した。中期の間、この作業は蒸留を改善するために中央ヨーロッパで続けられた。しかし、脱塩は必ずしも蒸留に向けらたわけでなく、それは最近、実施されたばかりである。適切な技術は初期の開業医によって開発され、今日でも使用されている。緊急事態の下で、最初の主要な脱塩プラントはおそらく1560年にチュニジアに設置された。記録によると、脱塩の最初の実験はおそらく1627年にフランシスベーコン卿によって行われたとされている。この実験により、砂フィルターに浸透した水を精製した。この技術は科学者達に砂ろ過の実践を使用する方法論を継続するように促した。

 

3.初期および中期の脱塩(西暦1400年から1850年頃)

 脱塩は主に産業革命以前の海上輸送船で使用されていた一般的な慣行であった。そうでなければ、船内に淡水を供給する必要があった。新しく形成されたアメリカのトーマス・ジェファーソンは15世紀にさかのぼる熱ベースのアプローチを推進した。1662年にリチャード・ホーキンス卿は、南洋への旅行中に蒸溜技術を使用することにより、職員に淡水を供給することができたと述べた。しかし、どちらの発明も問題があり、スケールアップの難しさのために実施されなかった。1600年半ばから1800年まで、海水の蒸溜技術に大きな進展はなかった。1800年頃から、蒸気エンジンの出現により、適用される方法が変わり始めた。ボイラーで純水源を使用する必要性は、蒸気技術の熱力学によって理解された。したがって、蒸留システムを改善することが可能であった。さらに、世界の遠隔地でのヨーロッパ植民地の拡大は、水脱塩技術のさらなる開発のために条件を改善した。

 

4.現代における脱塩(西暦1850年から現在)

4.1. インド

 1960年は、インドでの脱塩に関する調査の始まりであった。中央塩海洋化学研究所の研究所であるBhavnagar(グジャラート)がこの任務を委託された。中央塩海洋化学研究所は海からの塩および海洋化学物質の生産技術の開発に従事していた。1978年にアワニア村とチャチ灯台に飲用水を供給するために太陽脱塩装置が設置された。その後、多段フラッシュに基づく海水脱塩プラントも中央塩海洋化学研究所によって設立された。研究所は海水を脱塩するために電気透析と逆浸透技術を開始し、現在まで続いている。Bhabha Atomic Research Centerは原子力農業産業団地の研究の一環として、原子力発電所からの安価なエネルギーの大きなブロックを使用した脱塩作業にも従事していた。逆浸透技術の研究は後にこのプロジェクトに含まれた。脱塩のための電気透析もほぼ同時に、ジョドプールの防衛研究所で取り上げられた。

 ナグプールの国立環境工学研究所は、排水処理のための膜プロセスに関する研究開発を開始した。様々な学術機関や研究機関も、膜プロセスにおける質量移動に関する基礎研究を開始した。最後に水処理に取り組んでいるいくつかの民間企業は、脱塩を強化し、10001500 ppmの中程度の塩水から良質の水を生成するために逆浸透技術を実装した。国連は1981年から1990年を「給水と衛生のための国際的な10年」と宣言した。この間、逆浸透技術および電気透析技術を開発した3つの研究所は、村で利用可能な汽水地下水源から飲用水を供給するプロセスの実証を開始した。

4.2. 中国

 現代において、中国は1958年以来、脱塩に関連する実験室実験と技術研究を開始した。中国の国立海洋局は電気透析の研究を開始した。海運産業省の科学者達は、圧力蒸留プロセスと廃熱フラッシュ脱塩に注意を払い、山東海洋研究所は逆浸透技術の調査を開始した。1977年、大連で1012 m3/dの処理能力を持つスタンドパイプ多重効用蒸発装置が発明された。電気透析海水脱塩サイトは、1981年にYongxing200 m3/dの容量で建設された。最初の海水逆浸透脱塩サイトは1997年にShengshanで開発された。このサイトは、住民の飲料水のニーズを満たすために建設された。さらに、1999年に大昌山に103 m3/dの大容量の海水逆浸透脱塩プラントが建設された。それ以来、逆浸透脱塩技術は中国で急速に発展し始めた。

4.3. その他の諸国

 水の脱塩技術は現代(非常に早い時期、1850年頃)に蒸気エンジンを使用して改善し始めた。蒸気プロセスにおける熱力学の発達は蒸留プロセスにプラスの影響を与え、それによってボイラーで使用するための純粋な水源の必要性が生じた。

 1676年、Jim Barkettはイギリス海軍による脱塩試験の可能性を報告した。蒸留プラントに関する重要な医療機器の特許が1852年に発行された。1950年代に、最初の新しい脱塩プラントがサウジアラビア、クウェート、バーレーン、およびカタールに設立され、大きな砂ろ過器による水の前処理が使用された。

 さらに、多重効用蒸発装置の開発により、この方法論は技術を改善する可能性を急速に示した。これらのタイプの脱塩プラントは実際には18501900年に大幅に出現する。1860年代の米軍はそれぞれ26 m3/dの定格を持つ3つのノルマンディー蒸発器を購入した。1980年以降、イギリス国軍に淡水を供給するために、総容量350 トン/日の6重効用蒸発器を備えた別の装置がスアキンに設置された。

 1955年に米国内務省に塩水局が設置された。第二次世界大戦後、脱塩アプローチの重要な研究改善がアメリカで起こった。

 1974年に、新しい部門は水資源研究室に統合された。1961年、アメリカでは長い干ばつの後、この地域を保護することを期待して、最初の脱塩プラントがテキサス州フリーポートに設置された。また、ジョン・F. ケネディ大統領のホワイトハウスから録音されたスピーチは、脱塩を次のように説明した。脱塩研究はカリフォルニアの様々な学校とダウケミカル社やデュポンなどの関連会社で実施された。脱塩方法を最適化する方法に焦点を当てたいくつかの調査が報告された。1965年、逆浸透を使用した最初の脱塩プラントがカリフォルニアに設置された(Coalinga脱塩プラント)10年後、新しい海水逆浸透脱塩プラントが設置された。

 現在、地域全体で1m3/dを超える総容量を持つ20,000を超える脱塩プラントが稼働している。世界的に33000万人以上の水不足の人々が現在、脱塩プラントから水を入手している。さらに、中東と北アフリカでは、世界の脱塩能力の53%(5,400 万m3/d)が引用されている。最大のものは、サウジアラビア、オーストラリア、イスラエル、およびアラブ首長国連邦にある。世界最大の脱塩プラントはサウジアラビア(ラスアルカイア)にあり、水が不足しており、化石燃料を適用するためのエネルギー・コストが安価である。容量は1,401,000 m3/dである。多段フラッシュ、蒸発、および逆浸透技術は、今日、世界中で広く使用されている。

 

5.脱塩の新たな傾向

 脱塩技術は、プロセスに基づいて2つの主要なグループ、つまりメジャーと代替用に分けられる(5)

 主なプロセスには、蒸留法と膜法が含まれる。蒸留法はさらに3つのカテゴリーに分けられる。多段フラッシュ蒸発、多重効用蒸発、および蒸気圧縮蒸発法である。一方、逆浸透法、電気透析法、および膜蒸発法は異なるタイプの膜技術である。近年、蒸発法に代わって膜ベースの脱塩が容量一般的になっている。その上、より大きなイオン吸着容量を備えた多孔質炭素電極のために、脱塩のための容量性脱イオン技術に多くの注意が払われてきた。冷凍脱塩は科学的に興味深いものであるが、冷凍とイオン交換の代替技術はまだ広く採用されていないことは言及する価値がある。冷凍脱塩プロセスは結晶化(氷の生成)、ブラインの排出、発汗、および氷の溶融といういくつかのステップで進行する。ラバトの海水で行われた単一の冷凍脱塩プロセスは飲料水基準を満たす塩分濃度の淡水を生成した。

 現在、逆浸透脱塩プロセスが建設され、世界の一部の地域、特に水不足の地域での給水のために稼働している。これらのプラントは最小限のエネルギー消費を必要とし、その一

         図5 Gorijan et al.から更新された脱塩技術の概略図

 

部はエアータービンやソーラーパネルなどの再生可能エネルギー源でカバーできる。プラントは地域のエネルギー・ネットワークと環境への負担を最小限に抑える。より効率的なプロセス設計はエネルギー効率の向上にも役立つ(表1)

 

表1 脱塩のための様々な水資源、総溶解固形分(TDS)の範囲、および分離のための最小エネルギー 文献88から採用

水源

TDS (mg/L)

最小分離エネルギー (kWh/m3)*

海水

15,000 - 50,000

0.67

汽水

1,500 - 15,000

0.17

河川水

500 - 3,000

0.04

家庭廃水

500

0.01

廃水(未処理)

250 - 1,000

0.01

廃水(処理済家庭)

500 - 700

0.01

* 平均TDSに基づいて計算された最小エネルギー

 

 逆浸透脱塩プラントには空間要件に制限があるが、生産性の変動に簡単に適用させることができる。製造工程は比較的簡単である。それには小さな設置面積で水需要の変動に適応する逆浸透設備の柔軟性を必要とする。

 また、水生産コストは他のプロセスよりも高いままであるが、可能な限り低く抑える必要がある。しかし、飲料水の輸送に必要なコストよりも安価である。脱塩の技術的進歩により、水生産コストが5年以内に20%削減され、今後20年間で役立つ60%削減され(表2を参照)、逆浸透が飲料水生産にとってより実行可能で費用効果の高いものになると予想される。

表2 中規模および大規模な脱塩プロジェクトのコスト変動 文献89から採用

クラス最高の脱塩プラントのパラメーター

2016

5年以内

20年以内

海水からの水コスト (USD/m3)

0.8 - 1.2

0.6 - 1.0

0.3 - 0.5

建設費 (USD/MLD)

1.2 - 2.2

1.0 - 1.8

0.5 - 0.9

使用電池エネルギー (kWh/m3)

3.5 - 4.0

2.8 - 3.2

2.1 - 2.4

膜生産性 (m3/)

18 - 47

35 - 55

95 - 120

 

 ペルシャ湾の水供給で化石燃料による脱塩能力が大きくなると、環境に影響を与える可能性があるが、それでも短期的な目的には使用できるが、長期的な目的には使用できない。ペルシャ湾での脱塩プロセスの強化は過去40年間に始まり、有害な影響を生み出している。ペルシャ湾は25km2の面積を占め、平均水深は35 mで、通常の海というよりは塩辛い湖のようである。ペルシャ湾に流れるいくつかの川は、ダムで塞がれているか、別の場所に向けなおされており、水の塩分が増加している。近くにある数十の世界最大の脱塩プラントは、約70 m3/dの非常に塩辛い廃かん水をペルシャ湾に排出する。これにより、ペルシャ湾は平均的な海水よりも25%塩分が多くなる。人口増加と地下水資源の制限を考慮すると、ペルシャ湾諸国は2030年までに脱塩能力を2倍にする必要がある。しかし、かん水処理が解決されない限り、海水源は塩分が多すぎて脱塩コストに対応できず、塩分濃度はピークに達し続ける。ピークオイル理論、つまりオイル抽出が低下するポイントから理解されるように、ピーク・ソルトは経済的および環境的側面で脱塩を実行不可能にする可能性がある。炭素排出は化石燃料の使用を覆い隠す。同様に脱塩はピーク・ソルトとピークオイルの影響を受ける。

 世界の海水の脱塩の約17%は地中海から始まる。ヨーロッパの沿岸国では、世界の脱塩量の7%を生産しているため、最大の脱塩生産者はスペインである。逆浸透法は全ての脱塩プラントの95%を占めるため、スペインで採用されている主要な手法である。多くの重要な脱塩装置が地中海沿岸に設置された。例えば、アシュケロン脱塩プラントは11,000m3/年を生産し、摂取量には40,679 ppmTDSが含まれている。ハデラ脱塩プラントの最大生産能力も100 m3/年である。さらに、多くのプラントが北アフリカ沿岸に建設されており、かん水の重大な影響は報告されていない。これは、地中海の降水量に比べて比較的広い海域と豊富な雨が原因である可能性があり、50250 mm/年の範囲で、最も高かい降水量は山岳沿岸地域でのみ観察される。

 紅海地域は世界の脱塩量の14%を生産しているため、海水の脱塩で3番目に大きな地域である。サウジアラビアにはYanbuJeddahJizanなどのいくつかの脱塩プラントがある。エジプトでは、SavagaHurgadaの都市に多くの脱塩プラントがある。川の水が紅海に流れ込むことはないので、地表水の流出はない。Bab el Mandab海峡は、紅海とアデン湾の間で水を切り替える。紅海とその沿岸部の降雨量は非常に少なく(60100 mm/年、対応する体積は約233,000 km3)、紅海での水の更新に必要な時間は約20年と推定される。地中海よりも紅海でより顕著になると予想される。

 

6.考察と意見

 海水の侵入は、塩水が淡水帯水層に向かって移動したり、淡水帯水層と混合したりする沿岸地域の主要な地下水汚染プロセスの1つである。沿岸帯水層からの極端な淡水抽出が地表水からの淡水の自然な涵養を超えると、塩水が帯水層に引き込まれる。したがって、海水の侵入は、ヨーロッパ、北、南の地中海沿岸地域など、多くの大陸で大きな問題になっている。

 最後に、海水の侵入は、北アフリカと中東(特にサウジアラビア、アラブ首長国連邦、イスラエル、イタリア、スペイン、ギリシャ、マルタ、キプロス)、アメリカ、トルコで重要な問題になっている。沿岸地域への海水侵入はに関するいくつかの調査研究が実施された。例えば、FelisaらはイタリアのEmilia-Romagnaのアドリア海沿岸に沿った海水侵入をシミュレートした。

 MansourらとBabaらはトルコの西海岸における海水侵入をモデル化した。KarahanogluDoyuranはトルコの沿岸帯水層への海水侵入の有限要素モデルを使用した。Kallioorasらはギリシャの沿岸帯水層を適切に管理するための概念モデルを報告した。QahmanLarabiは数値モデルを使用してパレスチナのガザでの海水侵入を評価した。Sherifらはアラブ首長国連邦のWadi Hamの沿岸地域における海水侵入のシミュレーション・モデルを使用し、様々な汲上げシナリオの結果を調査および分析した。Gopinathらはインドのタミルナドゥの沿岸帯水層の数値モデルを報告し、Linらは可変密度の地下水流を使用して、アメリカのアラバマ州の湾岸帯水層への海水の侵入を評価した。Cobanerらは海水侵入を評価、トルコのSilifke-Goksuデルタ平野における海水侵入に対するポンプ量の影響を計算するためのモデルを開発した。SarsakAlmasriはパレスチナのガザ・ストリップの沿岸地域への海水侵入を監視した。AllowはシリアのDamsarkhoの沿岸平野で地下構造と再注入の両方をモデル化した。Abd-ElhamidJavadiは抽出された汽水を脱塩し、脱塩プロセスの副産物(すなわち、かん水)を再充電することにより、帯水層への海水侵入を制御するための費用効果の高いプロセスを評価した。

 さらに、海水侵入について世界の様々な地域で多くの研究が行われた。これらの研究は、沿岸帯水層の不適切な管理が制御不能な塩水の浸入をもたらしたことを示した。これらすべて結果は、多くの沿岸地域が海水侵入プロセスの影響を受けていることを示している。

 脱塩は水不足の増加により過去30年間、実行可能な代替給水に変化した。世界で供給されている飲用脱塩水の約1%が急速に成長している。インドでは脱塩がまだ進んでいる。インドは2006年から2013年にかけて海水脱塩プラントの容量が急増したことを報告している(図6)。インドでは主に蒸発および膜法が脱塩に適用される。

図6 インドにおける塩水脱塩のためのプラント能力の変化

 

 現在インドで稼働している最大容量の4445%の脱塩プラントの区分を図7に示す。ほとんどの脱塩プラントの容量は最大10,000 m3/dである。これらのプラントは農業および

     図7 2012年から2013年までのインドにおけるプラント規模の内訳

工業用水の使用を増給するために使用される。2つの州(グジャラートとタミルナドゥ)は、水の利用可能性が不足し、地下水源が少なく、需要が高いため、主要な脱塩センターである。同様に脱塩技術は他の州(カルナタカ、マハラシュトラ、ウェストベンガル、アンドラプラデシュ)の沿岸地域でも使用されている。現代では、脱塩技術(海水逆浸透膜)の進歩は速く、生産的で、安価である。最近の研究では、脱塩はインドの水需要を満たすために熟練して採用されている最も有能な方法の1つであることが示されている。浸透を転送するような低資本コストの方法は、インセンティブとして機能する。しかし、熟練した人材の不足が障害であることが判明しているため、この方法がインドで重要なプレーヤーであることが確認されるまでにはまだ時間がある。2012年から2026年の間に、脱塩システムはインド、特に地方自治体部門でかなりの発展を遂げると予想されている。多くの地域で、地方自治体は海水を処理し、人々にきれいな飲料水を提供する責任を負っている。2つの脱塩プラントがMetrowaterによってMinjur(1億5000万リットル)NemmeliChennai4億リットルの容量で設置された。

 インドの脱塩市場は、2021年から2026年にかけて3%の複合年間成長率で増加すると予想されている。脱塩システムの拡大を促す重要な要素は、国内の給水と需要の差の拡大である。さらに、人口増加は再びきれいな水の供給の需要を高め、その後、脱塩システムの成長を促進すると予想されている。しかし、脱塩システムの運用に関する環境への配慮の高まりは、この時期の急速な成長を抑制すると考えられている。水の脱塩とリサイクルによる総合水資源管理の詳細を図8に示す。インドのリサイクルと水浄化技術を図9に示す。これは様々な州の様々な場所でのインドの脱塩プラントと脱塩技術の移転を示している。

  図8 水の脱塩、リサイクル、再利用による総合水資源管理

      図9 原子力省による脱塩および水浄化技術 (20106月現在)

 膜技術の進歩は脱塩プロセスに貢献している。研究者達は飲用や灌漑用のきれいな水を提供できる費用効果の高い脱塩膜の開発に向けた一歩を踏み出した。彼等はデュポンWater Solutionsと協力して膜のナノ構造を調べ、脱塩が依然としてそのような謎めいた科学である理由を良く理解した。彼等の調査結果は最近、サイエンス誌に掲載された。逆浸透とナノろ過は現在、主要な海水脱塩の解決策である。それらは主にエネルギー効率の高いプロセスに貢献し、その結果、投資コストと運用コストが低くなった。

 表3に様々な膜技術と水処理および脱塩の用途におけるそれらの一般的な特性を示す。

 

表3 水処理および脱塩のための膜技術の特定の特性 (文献119から採用)

膜タイプ

捕獲粒子サイズ μm

除去される典型的な汚染物

典型的な動作圧力範囲 バール

主な用途

マイクロろ過

0.1 - 10

懸濁物、細菌、原生動物

0.1 - 2

水処理プラント、脱塩プラントの前処理、医薬用等の工業用滅菌水の調製

限外ろ過

0.003 - 0.1

コロイド、タンパク質、多糖類、ほとんどの細菌、ビールス(一部)

1 - 5(交流)0.2 - 0.3(末端閉鎖)

飲料水処理、脱塩の前処理、膜バイオリアクター

ナノろ過

0.001

ビールス、天然有機物、多価イオン(水の硬度を含む)

5 - 20

淡水、プロセス水、廃水の処理

逆浸透

0.001

ほとんど全ての不純物、1価イオンを含む

10 - 100

淡水、プロセス水、廃水の処理プロセス水、廃水の処理、海水脱塩

脱塩は水の利用可能性が低い地域で幅広い用途を持つ技術であり、水の使用量を削減し、場合によっては地域または国の地域の紛争を緩和するこれまでのところに貢献する。脱塩プラントで利用できる科学と経験は、特に膜操作において世界中に拡大している。しかし、特にほとんどの開発途上国では、環境足跡にまだ問題がある。さらに、小規模な脱塩プラントに焦点を合わせ、技術を最適化することにより、海水と淡水の併用が近い将来の主な関心事になる。さらに、給水価格に組み込まれなければならない脱塩水コストの上昇は、通常の水の水価格の上昇につながる。

 脱塩技術は非常に急速に発展しており、世界中の水資源の持続可能性を確保するための重要な要素になっている。プラント能力と使用される原水の水質は、生産される淡水のコストにとって重要である。さらに、電力消費の削減と持続可能性のために他のいくつかの革新を検討する必要がある。その技術の未来は明るいように見え、資源が限られた未来に直面している世界で重要な役割を果たすことも大いに期待されている。世界的に海水脱塩と汽水用の設備容量は1m3/dを超えており、過去30年間で急速に成長している(10)

            図10 過去30年間の世界中の脱塩の変化

 脱塩技術は特に工業地域→沿岸地域での水不足を緩和するためのオプションを提供する。非常に低い標高の沿岸地域には約68000万人が住んでおり、2050年までに10億人に増えると推定されている。さらに、6500万人近くが小さな島の発展途上国に住んでおり、24億人が海岸から100 km以内の地域に住んでいる。海岸沿いまたは海岸近くの地下水が不足している地域のほとんどは、家庭用、農業用、または工業用の代替水源として海水を使用することが期待されている。今日、脱塩は大幅に進歩しており、飲料水用の塩水を処理するコストが削減され、汽水を使用してさらに削減された。これにより汽水の環境問題も解消できる。ユネスコは、今日、世界中で約22億人が淡水を利用できない状態で生活していると推定している。2050年には、水が不足している地域に少なくとも1年に1ヶ月間、最大57億人が住んでいると推定されている。海水と汽水が世界の水資源の97.50%を生産しているため、増加する人口に十分な量の良質の飲料水を提供するには、低エネルギー要件が不可欠である。水の需要と増加との環境条件の悪化は、資源を最適化するための新しい技術と脱塩技術の管理、処理、および海水や汽水を飲用水に変換するための新しい技術の必要性を継続的に強調している。Internet of Things (Iot)を使用すると、センサー、脱塩プラント、およびその他の関連ツールを最適化して、脱塩と水処理の質と量を向上させることができる。

 

7.エピローグ

 素人は通常、脱塩を比較的な水技術であると考えており、それは現代で実践されてきた。しかし、それは長く豊かな歴史を持っており、初期の発見が直面した多くの問題は今日でも有効である。脱塩分野の多くは、実践と経験だけでなく、プロの祖先の発明を発見することについても時々振り返っている。古代文明を研究することによって、我々は自分自身を研究し、過去から学ぶ。人口の急激な増加、都市化、気候変動により、飲用水を含む既存の水資源が大幅に減少している。さらに、都市部での淡水の利用可能性は不可能ではないにしても、不足している。したがって、水の脱塩や処理された都市廃水の直接飲用再利用などの新しい技術を実装する必要がある。特に沿岸地域での脱塩は、特に沿岸地域で最も費用効果の高い水技術の1つであり、水供給の長期的な持続可能性を保証する。歴史を通して、文明は塩辛い水を処理し、それを飲用と農業に使用することを成功裏に実験してきた。海水の脱塩は何世紀も前に船に適応され、海水の蒸発と凝縮によって淡水を生成してきた。20世紀の初めまでに、1日当たり約75 m3の水を生産する最初のおそらく大きな工業用脱塩プラントが1912年にエジプトに6段多重効用蒸発装置で建設された。その後、950年代後半に商業用海水蒸発プラントが導入された。これは当初、産業用蒸発器と第二次世界大戦中に船上に建設された蒸発プラントに依存していた。現在、乾燥および半乾燥地域での給水および灌漑を目的とした海水と汽水の両方の脱塩技術は有望な技術のようである。確かに、脱塩技術は主に膜の改良と、特にプロセスが再生可能エネルギー資源によって動力を供給されている場合にエネルギー要件に大幅に削減することにより、水がより低価格で生産されるため、すでに代替手段である。さらに、沿岸地域の自律システムにおける脱塩と再生可能エネルギー資源の組み合わせは、地域のエネルギー供給源が貧弱で限られている孤立した地域にとってユニークな解決策であることを参照する必要がある。分散化はプラントの数を増やすために必要である。しかし、分散化に伴いプラントの容量は減少する。現在、実施されている新しい開発技術は高度な従来の技術を誘発する。このような技術は魅力的な大都市で高度な脱塩と水の再利用を組み合わせることによって作成することができる。さらに、新しい科学的進歩は水と処理済み廃水の両方における基準の重要性と、それらが人間の健康に及ぼす影響をよりよく理解するのに役立つ。これらの強化された生物学的および化学的プロセスの反映を理解するために、新しいガイドラインと規制を開発する必要がある。将来の課題に効果的に対応するために、特に大都市での水の再利用と処理には、単一の水の概念を採用する必要がある。人口の増加、特に都市化は、脱塩と廃水再生プロセスに影響を与えている水不足状態を生み出した。一方、水の社会的認識の高まりと、水の再利用および脱塩市場の出現により、気候変動は水生産プロセスに影響を及ぼしてきた。内陸部から水を汲上げ、都市沿岸部に輸送して処理し、一度使用して海に排出することは持続可能ではないことを認識しなければならない。脱塩と廃水の組み合わせを異なる方法で(つまり、両方を水源として)考え、語彙を使用する必要がある。この包括的なレビューから浮かび上がる主なポイントは次の通りである:

  最後に、逆浸透の脱塩コストは、特に過去15年間で大幅に削減された。逆浸透膜のさらなる改善と代替エネルギー源の使用により、コストがさらに削減される。

  脱塩膜アプローチは、より費用効果が高く、環境に優しいものになるように発展し続ける。

  水の消毒と除染を修正するために、科学と技術をさらに発展させる必要がある。さらに、海水と汽水を効率的に脱塩し、廃水を安全に利用することにより、給水にさらなる努力が必要である。先進国では、相対的なセクターへの投資の可能性があれば、国際的にそして主に沿岸地域で、水管理の観点から新しい技術を適用する可能性がある。さらに、脱塩のグリーン基準に重点が置く必要がある。

  海水資源は豊富で淡水資源が不足している一部の開発途上国(中国やその他の開発途上国など)では、沿岸地域の経済的および社会的開発レベルに基づいて脱塩プラントを建設する必要がある。したがって、開発途上国の地域にとって効率的で費用効果の高い脱塩技術が非常に望まれている。

  脱塩技術は沿岸地域の限られた水の利用可能性を解決する可能性があり、沿岸地域と地域社会に最高の環境的、経済的、社会的結果をもたらし、包括的で価値のある成長に大きく貢献する可能性がある。

  現在の最大脱塩方法は現在、動的研究の分野であり、技術を洗練し、コストを削減し、有効性を高めるために継続的に実施されている。

  最後に、特に沿岸地域と水不足の地域で、汽水を使用し、水の再利用を組み合わせることで、脱塩水の使用が増加する。

  最後に、塩を海水から分離するという考えは、水ではなく塩が貴重な商品であった時代にさかのぼる古代の慣習である。付録A(省略)は脱塩技術の歴史的改善の観点からのタイムラインを示している。