水与能源的“纽带”关系
引言：长期以来，水、能源与食品三个领域被认为彼此独立。因此，它们在政策和规章制度等方面均各自为政，需要针对各自具体问题提供不同解决方案。然而，这种思维方式一直在改变。因为这三大行业以今世界上许多其他行业明显都是相互关联并影响的。在这种重要认识中，本文探讨了水与能源的“纽带”关系，探究了一些挑战和解决方案，并讨论了农业如何及为什么是水与能源“纽带”关系中的重要组成部分。
1、水与能源的关系是什么？
孤立地解决水危机是不可能的。水需要能源，食物需要水和能源，能源生产需要水。虽然各行业估算结果各不相同，但能源行业在水与污水处理设施总运营成本中占比30~40%。世界上约15%取水量用于能源生产，而农业用水量则更是高的惊人。
我们可以从“纽带”角度来理解它们的相互关系；通常被称为水-能源纽带关系或能源-水纽带关系。
最近，出现了更全面的对这三个不同系统相互依存的观点：粮食生产是共同纽带部分，即，粮食生产需要大量水和能源，而这三者对人类都至关重要。密集的农业用地不但会影响土壤质量、继而影响截水能力，而且还会影响回流至河流和其他水体水质。
世界上约15%取水量用于能源生产，而农业用水量则更是高的惊人
随着世界人口增长和对能源需求增加，用水需求也在增加。能源生产需要大量用水：从冷却核电设施到火力发电厂蒸汽冷凝，从化石燃料到水力压裂，都需要大量的水用于提取、清洁、冷却等等。
从表面上，生物质能比化石燃料更环保，但需要用大量水来种植作物。当然，与干旱地区相比，在雨水丰富地区种植作物需要的水较少。
同时，水处理或生产（例如，海水淡化）一般都需要大量能源。
02、水 - 能源“纽带”思维有什么好处？
通过消除孤立、促进协作，“纽带”思维可以专注所有相关过程的可持续性与效率。通过利用一个领域（例如，污水）专业知识，可以与另一个领域（例如，沼气）供应商合作，以找到许多常见问题的解决方案。比如，如何使污水处理更可持续、更节能？海水淡化厂如何与能源生产厂共存，在源头利用水，而不是利用日益减少的淡水供应。
纽带思维正在引领创新，这在水-能源-食物纽带之间、甚至之外都有好处。它促进了区域、国家、政治与社会合作，许多跨国公司正在研究如何让其与所运营水域中关联这些关系。这还有助于实现联合国2030年可持续发展目标。
03、水 - 能源“纽带”关系”实际应用
在缺水的沿海地区，海水淡化这种非传统供水水源发挥着重要作用。然而，海水淡化传统上是能源密集型行业。在寻找解决方案时，企业正在选择合适能源来运营水-能源“纽带”关系。
迪拜Hassyan海水淡化厂全面运营后，将成为世界第二大海水淡化厂，也是最大的完全由太阳能供电的海水淡化厂。迪拜电力和水务局（DEWA）和ACWA Power公司正在与Veolia公司合作建造和运营该工厂，该工厂日处理水量达为81.8万m3/d，可为200万人提供安全可靠的饮用水。
迪拜已在各种战略文件中强调解决水资源短缺和能源消耗问题的重要性。例如：阿联酋2036年水安全战略；2040年迪拜城市规划、迪拜2030年综合水资源管理战略、2050年迪拜清洁能源战略和2050年迪拜零碳排战略。作为战略的一部分，使用可再生能源的海水淡化是国家层面重中之重。
DEWA计划到2030年使用清洁能源和余热来运营迪拜所有海水淡化。
The Saline Water & Food Systems Partnership，是一个荷兰咸水与食品企业之间的合作关系。这一合作已经批准了三个项目，为低收入和中等收入国家提供种子资金，旨在解决影响塞内加尔、孟加拉国和莫桑比克水与土壤的盐碱问题。该合作关系将与各国和地方机构以及政府合作，分享专业知识、研究和资源，以解决水-食品-能源的“纽带”关系问题。
香港将军澳海水淡化厂13.7万户家庭供水。太阳能电池板用于减少对电网能源的依赖；水回收和再利用过程可减少36.6%淡水消耗，同时安装的节水设备将减少53%的淡水使用量。
迪拜已经认识到需重视水资源短缺和能源问题，使用可再生能源进行海水淡化是国家优先事项。
在韩国，一家海水淡化厂正在测试完全整合的水管理和CO2去除系统。该项目将在海水淡化过程中使用大气碳捕获，将气候、能源和水行业联系起来。
在国家层面，韩国政府设定了到2050年实现碳中和目标。从地区上看，一直遭受严重干旱和对外部水资源依赖而造成的缺水问题。此设施周围区域是大山工业园区所在地，该园区占韩国石化总产量的40%，并产生大量温室气体排放。
该工厂将从大气中捕获二氧化碳，回收淡水，最大限度地减少卤水排放，并从废卤中提取绿色化学品。Capture6工艺使用从废卤中提取的盐作为液体吸附剂原料。这会从空气中捕获CO2，然后，将其与钙混合，生产石灰石或粉笔状矿物，从而防止温室气体逸出大气。
除碳过程副产品之一是淡水。此外，还产生钾和镁等矿物质，并生产盐酸和碳酸钙等“绿色”化学品；后者目前来自化石燃料并进口到韩国。因此，该设施将有助于提供关键工业化学品、可持续供应。
该系统比大多数现代技术在更节能的环境温度下运行，为未来由可再生能源供电工厂开辟道路。
生产绿氢作为可再生能源，有潜力为工厂供电，从而创建一个可持续的闭环系统。
其他公司已经到海洋中进行海水淡化。例如，Oneka Technologies正在使用可持续海水淡化装置，利用海浪可再生能源将海水转化为淡水。
挪威的Ocean Oasis一直在试验仅由波浪能提供动力的海上海水淡化浮动装置。
在英国，自来水公司Anglian Water正在与OxyMem和克兰菲尔德大学合作建造一个示范工厂，以试验一种处理污水新方法，与当前工艺相比，该方法将减少温室气体排放量。
通过将电解槽和MABR（曝气膜生物膜反应器）耦合，Anglian Water旨在实现“三重碳减排”，符合英国2030年零碳排路线图目标，同时生产绿色氢气作为可再生能源，有可能为工厂提供动力，创建一个几乎可持续的闭环系统。
04、企业与水 - 食品 - 能源“纽带”关系
以上只是世界各地使用水-能源“纽带”关系作为实现可持续发展目标、节能和节水的众多项目中的一小部分。
如上所述，许多全球公司都非常重视水资源管理，因为他们希望在实现可持续发展目标的同时降低成本和提高效率。水-食品-能源的“纽带”关系是谷歌、苹果、帝亚吉欧、微软等公司最新可持续发展声明和未来计划的基础。作为大公司，他们的水与能源使用量是巨大的。他们最新的可持续发展计划都着眼于减少能源消耗、再利用水、减少淡水开采以及改善所在地生态系统。
05、帮助理解和权衡利弊
采用“纽带”法有助于了解权衡某些流程带来的利弊。例如，根据发表在《Environmental Research Letters》上的一份报告，预计未来几年北美水电产量将增加。与此同时，美国总统拜登-哈里斯已为33个州的293个水电改造项目拨款3.86亿欧元。
水电站是水-粮食-能源“纽带”关系的一个很好的例子。水电站提供可用于农作物灌溉以及城市和住宅用途的水库，当然，它们还生产电力。然而，新工厂涉及农田径流和人口迁移，它们还对下游生态系统、甚至一直到沿海地区都会产生负面影响。
如上所述，生物燃料在生产清洁能源方面具有巨大潜力。然而，生物燃料作物需要用大量的水来生长和收获能源。用于生物燃料作物的土地也占用了粮食生产。
因此，通过“纽带”视角看待食物、水和能源生产，可以看到潜在的弊端和优点，并更好地了解如何处理它们。
06、水 - 能源“纽带”关系之挑战
尽管使用水-食物-能源“纽带”关系思维具有明显的优势，但并非没有挑战。协作并不总是一帆风顺的，接受妥协和权衡并不总容易。
将理论付诸实践并不总是容易的，框架和法规并不总是一致。许多项目处于早期阶段或仍处试验中。因此，知识是流动的，当许多不同人员参与其中时，数据收集、管理和共享可能并不总是顺利进行的。
