卡塔尔“用能源换水源”

彭丹妮

  2022年11月20日，世界杯在卡塔尔开幕。因为炎热的沙漠气候，一些开支注定是高昂的，比如，草坪的维护。

  卡塔尔的沙漠和混凝土中点缀着一片片绿色，这是本次世界杯需要的144块绿地：8个球场和136个训练场地，它们由一支球场管理员组成的精悍队伍维护。卡塔尔秋季的气温依然高达40摄氏度，为确保这个沙漠国家的球场草坪在世界杯期间茁壮成长，球场管理员从2022年9月就开始使用喷嘴向草坪吹冷空气。

  2022年初，为了世界杯，卡塔尔每年用专门的恒温飞机从美国空运140吨草籽，然后用淡化的海水浇灌球场；每个球场在冬季每天需要10000升淡化水，在夏季每天则需要高达50000升来进行维护。为预防紧急情况，卡塔尔首都多哈北部的一个农场还种植了42.5万平方米的预备草坪，面积相当于40个标准足球场——这部分草坪的用水还没有记录。

  根据分析报告，17个国家的正面临水资源危机，未来几年可能会出现严重短缺。这17个国家中，卡塔尔就是其中一个。

  卡塔尔降水量有时会低至82毫米/年，但是蒸发量却为2000毫米/年，人均供水量低于国际贫水线。世界资源研究所指出，缺水国家水供应本就处在低位，但不断增长的需求正在将各国推入极端压力。

  王少华告诉记者，因为降雨量少、没有河流，这些国家都非常缺乏淡水资源。另一方面，因为比较富裕，尤其是卡塔尔、阿联酋这种海湾国家，人均用水量却很高。

  海湾阿拉伯国家合作委员会成员国是全世界水资源消耗最高的国家。海合会是波斯湾地区6个国家的政府间国际组织，成员国包括巴林、科威特、阿曼、卡塔尔、沙特阿拉伯和阿联酋。例如，在阿联酋，尽管其每年平均降雨量不到100毫米，人们每天的用水量却达到约500升，比全球平均水平高出50%。王少华说，国内北方和南方每人每天用水量大约分别是250升、350升；而在卡塔尔，每人每天用水量能达到500～1000升，除了用来盥洗、洗衣服，大量的水要用于种树、洗车、维护游泳池等。世界杯期间，卡塔尔迎来外国球迷和游客。美联社2022年11月报道称，世界杯期间，卡塔尔的供水量预计将增加10%。

  卡塔尔是面临水资源短缺风险最大的国家，该国严重依赖海水淡化系统。根据该国规划和统计部门2019年数据，海水淡化水约占其总供应量的60%，家庭用水几乎都是淡化海水。目前，全世界大约有1.6万个海水淡化工厂，主要分布在世界各地的海岸线上，但最高产的工厂位于中东国家。

  自20世纪50年代海水淡化技术应用以来，海合会国家一直是这一领域的先锋。目前全世界43%的海水淡化产能来自于这一组织。英国环境、渔业和水产养殖科学中心的中东项目主任威尔·勒奎恩近日在接受《卫报》采访时说，如果把海合会国家的海水淡化能力作为一个整体来看，经处理的海水水量大约是泰晤士河流量的四倍。

  全球接近一半海水淡化产能分布在富裕的海湾国家，是因为这些国家完美拥有发展海水淡化技术的几个必要条件：丰富的能源、靠近海水、足够有钱。而在低收入国家，应用这一技术几乎没有可能。

  根据世界人口综述网站2022年人均国内生产总值（GDP）总值预测，卡塔尔排名全球第四。卡塔尔拥有相当丰富的石油和天然气资源。作为欧佩克（OPEC）第11大原油生产国，卡塔尔原油产量仅占该组织总产量的2%。但卡塔尔是世界第一大液化天然气生产和出口国，其天然气总储量更是排名全球第三，仅次于俄罗斯和伊朗。

  天津大学化工学院教授、海水淡化专家王志介绍，“海水淡化本质上是以能源换取水资源。”不管是用哪种技术，都需要通过燃烧石油、天然气等能源来获得能量，以实现海水淡化。目前，沙特阿拉伯的海水淡水量约占全球总量五分之一；世界上最大的海水淡化工厂坐落在沙特阿拉伯。但这是有代价的：沙特每天要消耗30万桶原油用于海水淡化。

全球最大的蓄水池项目

  自2010年获得世界杯主办权以来，卡塔尔12年间投入2290亿美元，花费约为过往七届世界杯成本总和的5倍。卡塔尔世界杯组委会负责人哈桑·塔瓦迪表示，2200多亿美元资金大多用于国内基础设施建设，并非只为了世界杯，这些建设也是卡塔尔政府“2030国家愿景”计划的一部分。这一计划于2008年启动，希望推动卡塔尔转变为“可持续发展的先进社会”。

  世界杯期间的用水保障问题，也是卡塔尔基建中很重要的一部分。从首都多哈驱车向南大约70公里的荒漠中，一个水利枢纽工程已落成，这就是卡塔尔战略蓄水池项目的南端部分。该项目现场总监2022年接受采访时表示，这是世界上最大的蓄水池建设项目。

  2015年起，作为卡塔尔重要的战略民生工程，同时也为世界杯供水，卡塔尔供水工程正式开始建设，包括海水淡化、储存、输送等系统工程。其中战略蓄水池项目共有五个标段，含15座巨型蓄水池，每座水池大约相当于9个足球场的面积，单体容量50万立方米，是经吉尼斯世界纪录认证的“世界最大饮用水水池”。

  其中的第四标段E标段，包括两座蓄水池以及加压泵站、水质检验中心、备用发电机房和管线等附属工程，由中国葛洲坝集团负责施工。王少华说，这一战略蓄水池项目也为了极大改善卡塔尔本国的供水安全问题。他介绍说，卡塔尔在考察周边海湾国家的供水情况后，发现其自身供水保障体系较薄弱。卡塔尔打算把这个短板补上。最初，卡塔尔计划修建24座水池，不过，2016年，因油价下跌，该国财政资金受到影响，最后削减计划。蓄水池集中分布在5个区域，由四家公司承建。

  这一蓄水池项目的建设过程非常波折。2017年6月，沙特阿拉伯、阿联酋、巴林等国指责卡塔尔支持恐怖主义，切断了与卡塔尔的外交、贸易和交通联系。卡塔尔经历了三年半的经济封锁。王少华所负责项目订购的一些材料、设备运输都受到影响，被延迟交付；因受经济封锁，很多材料、物价、人力成本上涨，一些分包商倒闭，许多原来的合作和履约都被打断。

  2019年，蓄水池项目完工。在没有来水的情况下，这些所储存的水也能够满足卡塔尔全国7天的用水量。作为战略蓄水池，除了像世界杯这种特殊时期，平时无需用到设计负荷，但需要在紧急使用的时候立刻运转。这一项目选用的都是世界上最先进的设备和材料，对仪器仪表和控制系统的可靠性要求特别高。

海水淡化会成为未来重要水源

  卡塔尔大学先进材料中心教授哈马·杜拉赫曼等人指出，海水的淡化和清洁用水被确定为卡塔尔“2030年国家愿景”规划的主要挑战之一。为实现这一愿景，同时为2022年世界杯做准备，卡塔尔正从能源密集型的热法海水淡化技术转向更清洁、更绿色的反渗透海水淡化工艺。全球范围内，应用最为广泛的、装机容量最大的海水淡化技术是反渗透，其最主要优点是能耗最低。近几十年来，随着海水淡化技术发展，尤其是反渗透技术的发展，海水淡化过程效率已大为提高。据韩国学者2019年发表的文章，目前淡化一吨水需要用到的电依然在3.5～4.5度之间。相比之下，如果使用多级闪蒸技术，目前淡化一吨水大约要12度电。

  2020年，中东地区知名咨询机构东方星球研究公司发布的一份报告指出，到2050年，海合会国家用水需求将达到每年3.37万立方米，但该地区预计未来储量仅为2.58万立方米。该报告认为，该地区需要将水量提高77%才能满足其人口未来30年的需求。

  所有国家都必须努力实现用水的供需平衡。不过，特别关注全球和区域淡水问题的美国加州太平洋研究所名誉主席皮特·格莱克强调，在建造越来越昂贵的海水淡化厂之前，尽可能减少低效用水，提高用水效率，这是平衡供需最便宜的方法。

  实际上，海水淡化技术不仅用于海水，一些内陆地区的苦咸水淡化、工业废水或者生活服务废水的处理与回收利用，都需要用到海水淡化技术进行脱盐。

  “随着社会经济的发展，对水资源的需求肯定会上涨。在淡水资源有限的情况下，废水回收并不增加淡水总量，唯一能够带来增量的途径，就是海水淡化。”王志说，随着能源结构调整，未来将会更多依靠风能、太阳能、核能等可再生能源，反渗透海水淡化技术不再需要化石能源驱动，以后会更加环保；与此同时，高能耗也不再是其应用的瓶颈，其在人类淡水资源供应中的地位将会愈加重要。（据《中国新闻周刊》）