水不足は、先進国・新興国、気候、社会政治的な動向を問わず広がる、世界的な課題であり続けています。
大気中水分発生(AWG)技術は、空気中の水分を利用して飲料水を即座に生み出せる、有望な緊急対応策です。
大気中水分発生技術を困窮するコミュニティに届けることは、差し迫った清浄な水の不足に直面する自治体にとって、有効な当面の対策となり得ます。
水不足を裏付ける統計は深刻で、注目に値します。約7億7,000万人が清浄な水を利用できない状況にあります。これは地球上の10人に1人に当たります。アフリカの農村部に住む女性は平均して、1日6キロメートル(約3.7マイル)を歩き、40ポンドの水を運んでいます。
しかし、世界的な水危機は広範囲に及んでおり、発展途上地域に限られたものではありません。たとえばカリフォルニア州では、200万人以上の人々が地下水をくみ上げる私設井戸を利用しています。ところが、干ばつの状況、帯水層の過剰な工業用揚水、そして近年の工業用井戸のさらなる深掘りにより、地域社会は十分な水を確保することがますます困難になっています。同州の農場と都市は、水の40%を地下の帯水層に依存しており、その割合は乾燥した年にはさらに上昇します。カリフォルニア州民の90%近くが、水供給の一部を地下水に頼っています。
ミシガン州フリントの水危機は、清浄な水をめぐるアメリカの複雑な状況を示す、もう一つの事例です。フリント市が予算上の理由から自治体の水源を変更したことにより、ヒューロン湖からフリント川へと水源が切り替えられ、危険な水準の鉛やその他の汚染物質が市の上水道に放出されました。フリント出身である私は、この緊急事態をきっかけにQuartz Water Sourceを設立する着想を得ました。あらゆる水害にはさまざまな要因がありますが、政府は時間が極めて重要な場面で迅速に対応することに苦慮しています。
技術がどのように役立つか
民間資金による研究開発は、いくつかの技術の創出と改良を後押ししてきました。これらは緊急時に作動し、「第二の手段」としての清浄な飲料水源を提供します。「第二の手段」となる解決策は、自治体の上水道システムに取って代わるものではありませんが、破滅的な事態を未然に防ぐことができます。
こうした技術の一例が大気中水分発生装置です。これは、世界で減少しつつある飲料水の問題を緩和する抽出ソリューションです。簡単に言えば、大気中水分発生装置は塩類の混合物を用いて空気中から水を取り出します。塩は天然の乾燥剤であり、水分を引き寄せて保持する能力があります。湿った塩は沸点まで加熱され、発生した蒸気は凝縮されたのち、装置内のフィルターへ送られて処理されます。
乾燥剤を用いる大気中水分発生装置は、この技術の最新分野ですが、市場にある他の選択肢よりもエネルギー効率が高いことが大きな利点です。
最新の大気中水分発生装置は、装置から出る際に水をミネラル化し、栄養価と味の向上を図っています。生成される水は清潔で、化学物質やその他の有害物質を含みません。水が乏しい、または汚染されている地域では、大気中水分発生装置は同様に迅速に対応することができます。自然災害によって電力供給が影響を受けた場合には、産業用コンセントや太陽光パネルを電源として稼働させることができます。
大気中水分発生装置技術は、設置されており、たとえばアリゾナ州のナバホ・ネーション内のハードロック・コミュニティでは、水不足が深刻な地域に清浄な飲料水を届けています。現在、この装置はコミュニティに1日あたり約200ガロンの清浄な飲料水を供給しています。水不足の解消事例に加え、大気中水分発生装置技術は、アラブ首長国連邦のアブダビでも、公園やビーチの周辺に設置されています。これはレクリエーションの場で、訪れる人々が移動中にも良質な飲料水を利用できるようにするためです。
大気中水分発生装置はどこでも同じように機能するわけではありません。装置の価値を最大限に引き出すためには、気温が氷点より数度高く、湿度が40%を超えている必要があります。理想的な条件下では、 商業規模の大気中水分発生装置1台は、1日最大1万リットルを生成できます。このレベルの水生成量では自治体の上水道システムを代替することはできませんが、複数の商業用大気中水分発生装置を「ファーム」としてまとめて設置すれば、予備の清浄な水を供給することができます。
創造的な官民パートナーシップにより、第二の手段となる清浄な水の解決策をより広く普及させることが可能に
ただし、この当面の対策は安価ではありません。中規模の商用装置1台の費用は3万ドルから5万ドルの間です。最も技術を必要とするコミュニティは、必要な数量の装置を購入する余裕がない場合も少なくありません。ここで重要になるのが官民の協働です。従来、このアプローチは慈善的な種資金から始まり、それがリスクを避ける民間・公共部門の投資を呼び込みますが、これには長い時間がかかることがあります。
私たちが検討している、より迅速な導入モデルは保険の概念に基づいています。危機の最中に、自治体に大気中水分発生装置のファームへの資金を立て替えさせるのではなく、自治体が手頃な毎月の定期支払いを行う仕組みです。水の供給停止や汚染事故が発生した場合には、大気中水分発生装置のファームが48時間から72時間以内に自治体へ配備され、大規模な政府の対応を大きく上回る速さを実現します。毎月の定期支払いは、装置の資金調達費用と保守費用を賄います。
さらに、ビッグデータは水不足の予測可能性や大気中水分発生装置ソリューションの価格設定を大きく改善できます。たとえば公益事業者は、水に関する膨大なデータを保有しています。スマート水道メーターから得られるデータの配信と消費にはアナリティクスツールが導入されており、公益事業者はこれを用いて水の使用量をより効果的に監視・管理できます。水漏れも水不足の一因となり得ます。これらは検知が難しいものの、この分野でも技術が役立っています。Kamstrupの漏水検知器の分析モジュールは水道メーターから音響ノイズのデータを収集し、音響ノイズのレベルの変化に基づいて、引き込み管や配水管における漏水箇所の特定を可能にします。
水質も水不足における重要な要因です。シカゴ市は予測モデルを導入し、大腸菌を含む細菌が高濃度で検出されたシカゴのビーチに関する情報を明らかにしました。これらすべての分析結果を集約し、今後の水不足の時期と規模を把握できるようにすることは、大気中水分発生装置やその他の第二の手段となる清浄な水の解決策を通じて、どのように備えるかを理解するうえで重要です。
適切なレベルの地域住民の関与と、トリプルボトムライン型の事業(人、地球、利益)と組み合わせることで、このモデルは、現在ほとんど存在しない地域において、強力な当面の対策となり得ます。
