从空气中制水技术——AWG
导言：水资源短缺是一个全球性问题。无论是受到气候变化、战争冲突、管理不善还是污染影响，从个人应用到工业用水，水资源获取每天都影响着数亿的人。然而，如果没有持续水资源与不断创新，水业将一无是处。水资源战略现在正被写入全球企业和各国政府可持续发展目标之中。各种利益相关者正为争取水资源获取和使用控制权而斗争。科技公司和投资者看到了为许多人认为可能无法解决的水问题提供解决方案的机会。从补水策略到水的再生利用，从灰水回收利用到污水处理与海水淡化，对我们最宝贵资源的保护需求从未如此受到关注。除此之外，一种从空气制水技术（类似我国古代悬剑取水原理）近年也异军突起，有望拓展淡水资源的渠道，特别是那些远离市政集中供水或灾难应急场景。
空气制水
在这些创新中许多技术都需要复杂工艺流程与占地面积，也涉及输送与储存、长期目标与规划、国家战略以及未来设定的目标。
但是，在上述工艺流程无法实现的地方，供水情况又如何呢？能否在用水点直接提供制水服务呢？答案是肯定的，一种能够提供此类服务的技术就是空气制水（ATMOSPHERIC WATER GENERATION: AWG）。
H2OLL业务发展副总裁奥德·迪斯特尔（Oded Distel）解释说：“AWG是一种以持续且可控方式从空气中生产水的能力。” AWG系统主要用途是什么？“饮用水是最合理的应用领域，”迪斯特尔补充道。
AWG技术
但是，AWG系统是如何从空气中获取水的呢？英国诺森比亚大学副教授兼学科负责人穆罕默德·瓦基尔·沙赫扎德（Dr Muhammad Wakil Shahzad）博士，同时是EcoTechX（诺森比亚大学衍生公司）创始人兼首席执行官解释了这个过程：
“这个过程包括收集潮湿空气并将其冷却到露点以下，从而将水汽凝结成液态形式。然后，收集、过滤并净化这些凝结水，使其可以安全饮用。”
使AWG成为现实的驱动因素之一是它可以由不同能源提供动力。在电力可能不易获取地区，用AWG系统可以由太阳能以及可能的其他可再生能源提供动力。
沙赫扎德表示，AWG系统通常采用两种主要技术：
一个是基于冷凝的AWG。这种方法使用制冷或其他冷却技术将空气冷却到露点，使水汽凝结成液态水。
另一种则是，基于吸附剂的AWG。这种方法使用从空气中吸收水汽（干燥剂）的材料，然后在加热时释放水汽，从而实现水的收集。
AWG最适合部署在哪里呢？
AWG系统有许多可能的应用场景，包括需要独立于水利基础设施运行的情景，而且该技术适用于用水点应用这一事实意味着，它们在提供饮用水方面具有明显优势。
迪斯特尔补充道：“在世界许多地方，安全饮用水是最大挑战之一。能够在靠近用水点的地方，使用一种易于实施的解决方案来提供高质量饮用水可能会改变饮用水市场格局。” 上述情形还能将运输、储存以及通常与向偏远地区提供饮用水相关的一次性塑料制品使用量降至最低。
沙赫扎德对此表示认同，并补充说AWG系统：“适用于部署在获取清洁水受限或无法获取的地区、水资源紧张地区以及水资源短缺问题严重的地区。” 他还补充说这些地区可能包括：
（1）偏远农村地区：在传统水利基础设施获取途径有限的地方，AWG系统提供了一种分散且可靠的水源。
（2）救灾和应急响应：AWG系统可以迅速部署在受地震、飓风或洪水等自然灾害影响的地区，这些地区当地水利基础设施遭到临时破坏。能够快速提供清洁水使得AWG成为救灾机构的重要工具。
（3）军事和国防应用：在干旱地区或常规供水无法获取的偏远地区作战的军队会使用AWG系统。
（4）城市应用：正在探索将AWG技术用于城市环境以减少对市政供水的依赖，特别是在供水系统不可靠的地区。AWG系统可以安装在商业建筑、医院和学校作为补充水源，确保清洁饮用水的持续供应。
使用AWG的主要优势
AWG与太阳能等可再生能源相结合，增强了其提供持续且环保的供水能力，即使在电网覆盖有限的地区也是如此。
沙赫扎德解释了使用AWG系统的主要益处：
（1）可持续性：减少对化石燃料的依赖，并有助于降低与水生产相关的碳足迹。使用天然制冷剂（如，R290），与传统制冷剂（如，R134a）相比，通过减少温室气体排放进一步降低了环境影响。
（2）可获取性：为缺乏可靠供水地区提供清洁水源。这对农村、离网社区或间歇性供水地区尤其有益。AWG系统可以在当地安装，无需长途输水或复杂的基础设施。
（3）高效性：即使在低湿度环境（低至4~5 g水/m³空气）下也能提高取水率，这相比需要较高湿度水平的传统AWG系统是一个显著的改进。
（4）便携性：系统采用模块化且便于携带，使其非常适合在紧急情况下部署。一旦安装，它们可以立即开始制水，这在灾害应对场景中非常宝贵。
（5）经济性：随着材料科学和工程设计的进步，现代AWG系统能耗可显著降低。
市场上的AWG系统
Solar₂Water系统 Solar₂Water是一种便携式、太阳能驱动的先进空气制水器（AWG），旨在通过从空气中提取水分来提供清洁饮用水。它特别适用于传统供水稀缺的离网和偏远地区。该系统使用先进的干燥剂、新颖的设计和太阳能电池板，无论外界湿度如何都能生产出可靠且稳定量的水，使其成为一种高能效且可持续的解决方案。它的可扩展性使其适用范围从单个家庭一直扩展到大的社区。
Solar₂Water系统通过使用高性能干燥剂捕捉空气中的水分来运行。水分被干燥剂吸收，然后通过加热释放出来，之后被凝结成液态水。
由太阳能电池板供电并配备储能系统，Solar₂Water即使在低湿度条件下也能持续运行。值得注意的是，由于其新颖的设计和人工智能控制，无论外部湿度如何，它都能持续供水，克服了传统AWG的一个常见限制。这使得它在更广泛的环境中都运行可靠。该系统还提供冷空气作为副产品，可用于制冷。
Solar₂Water系统解决了传统空气制水器（AWG）多个挑战。首先，传统的AWG高度依赖环境湿度，这限制了它们在不同天气条件下提供稳定供水的能力。Solar₂Water通过将制水与外部湿度脱钩来克服这一问题，使其在不同气候下更加可靠。
其次，传统的AWG需要大型基础设施，导致高额的资金和维护成本。相比之下，Solar₂Water是一个独立的即插即用系统，通过便携和易于部署降低了这些成本。
最后，Solar₂Water直接应对全球水资源短缺危机，特别是在偏远、离网或受灾地区。它不依赖环境制水能力便使其非常适合水利基础设施不可靠或受损地区。此外，该系统通过减少妇女和女童取水所花费的时间，在促进性别平等方面发挥着关键作用，从而使她们能有时间从事其他活动。
该系统配备基于人工智能的控制系统，有助于通过高效运行来降低能耗。
H2OLL（以色列）
H2OLL是以色列理工学院（IIT）的衍生公司，它已经推出了首个商业规模、集装箱式的AWG，每天能够生产1 000 L水。
该设备使用“连续液态干燥剂”系统收集空气中的水分，能耗极低。然后水汽被凝结成液态水。该系统被设计为能在很宽湿度范围内运行。
该系统目前正在以色列内盖夫沙漠用于提供饮用水，公司计划利用太阳能，以便将该设备部署在没有电力供应的地区。
目前，H2OLL提议以两种方式提供这些设备：直接购买系统，或者通过水服务合同。
Akvo（印度）
印度的Akvo设计不同尺寸的AWG系统以满足不同需求。这些设备用于城市地区，需要电力供应。在较大规模方面，Akvo Water Block每天可生产多达500 L水，但其模块化和可扩展设计使其可以连接起来，每天最多可生产10万L水。
这些模块被设计为能在15到55 ℃的温度范围以及30%~99%湿度范围内工作。在最佳运行范围（30 °C和80%相对湿度）时的能耗为4 kW。
Akvo提供更小的设备，范围从180 K（每天500 L）到更便携式“pod”设备，其平均日供应量为50 L/m³。
A1RWATER（阿联酋）
阿联酋的A1RWATER旨在通过在迪拜开设一家瓶装水工厂进一步提升其AWG能力。此举将支持阿联酋的可持续发展目标。
A1RWATER创始人兼首席执行官亚历克斯·盖伊（Alex Guy）告诉《国家报》：“我们的使命是重新定义世界获取这一重要资源的方式，从一滴水到整个城市。”
“新的水技术就是要达到规模，”他解释道。“这个工厂是一个重要的里程碑，也是我们承诺的证明……我们才刚刚开始，未来还有待挖掘。”
该公司与该地区一系列酒店建立了合作关系，为其供应瓶装水。它还生产用于各种商业和工业环境的AWG发生器和饮水机，以及可用于离网场景的太阳能设备。
该公司的AWG系统包括便携式的A1R30机器，每天能够生产30 L饮用水，A1R100机器每天可生产多达100 L水，这些设备已在学校使用，还有更工业化的A1R1000和A1R3000设备。
AWG之未来
AWG系统市场广阔，利用可再生能源在不依赖现有水利基础设施情况下提供可靠和清洁饮用水能力将有许多应用场景，特别是在世界水资源紧张的地区。
H2OLL迪斯特尔（Distell）深信AWG有着光明的未来：“我相信AWG很快将成为获取饮用水的常见方式。”
EcoTechX的沙赫扎德（Shahzad）也表示同意：“AWG未来潜力巨大，特别是在受气候变化严重影响的地区，那里像河流和湖泊这样传统水源变得越来越不可靠。AWG在低湿度条件下以更高效率运行方式为全球干旱地区制水开辟了新的可能性。”
干燥剂研发和热交换器设计改进以及可再生能源连接方面的进表明了AWG技术创新的愿望，这可能会吸引投资者。
沙赫扎德总结道：“AWG有望在满足世界对清洁水日益增长需求方面发挥重要作用，特别是在因环境挑战导致传统水源变得不可靠的地区。未来可能会看到更广泛的使用会由可再生能源驱动的高效、可扩展的AWG系统。”
