海水淡水化迫り来る水危機への解決策

水は、先進国の多くの人々にとって当たり前の資源である。蛇口をひねれば、清潔で飲みやすい水が無限に供給される。しかし、世界の何十億という人々にとって、これは現実ではない。急速な人口増加、都市化、農業・工業・エネルギー部門による水消費量の増加により、水不足に悩む国が増加している。世界人口は2050年までに97億人に増加すると予測されており、持続可能な淡水源の必要性はますます高まっている。
水不足はさらに深刻化し、2030年までに淡水資源が世界全体で40％不足する可能性があり、地域社会だけでなく食糧生産と経済も脅かされると予想されている。世界資源研究所は、サハラ以南のアフリカだけで今世紀半ばまでに水需要が163％増加し、利用可能な供給量を上回り、深刻な水不足に陥る可能性があると予測している。しかし、問題の大きさにもかかわらず、海水淡水化という新たな解決策が希望をもたらしている。

海水淡水化の約束
海水から塩分を除去して淡水を生産する海水淡水化は、増大する世界の水需要に対する持続可能な答えとなる可能性がある。海は地球表面の3分の2近くを覆い、96.5％の水を含んでいるため、この資源を利用することは、水不足に対処するための論理的なステップのように思われる。海水淡水化だけでは万能薬にはならないかもしれないが、何十億もの人々に清潔で安全な飲料水を確保する上で、海水淡水化は重要な役割を果たすことができる。
主な海水淡水化方法には、逆浸透法と多段フラッシュ蒸留法がある。逆浸透膜はエネルギー効率が高く、半透膜を使って海水から塩分や不純物をろ過する。一方、多段フラッシュ蒸留は、蒸気の熱と圧力の変化を利用して水を蒸発させ、塩分を含む塩水を残す。どちらの方法も使用可能な淡水を作り出すが、大量のエネルギーを必要とし、適切に管理されなければ海洋生態系に害を与える塩水を生成する。

海水淡水化技術の革新
海水淡水化における重要な課題のひとつは、そのエネルギー消費の高さであり、従来は化石燃料を燃料としていた。しかし、最近の技術革新により、海水淡水化に伴うエネルギーコストと環境コストが削減されつつある。
オネカ・テクノロジーズが開発した波力造水は、再生可能エネルギーがこの分野にどのような変革をもたらしつつあるかを示す好例である。海底につながれた浮遊ブイを使用することで、このシステムは波エネルギーを利用して海水淡水化プロセスを駆動する。この技術革新により、化石燃料を使用する電力が不要になり、従来の海水淡水化プラントの二酸化炭素排出量も削減される。さらに、これらの波力発電システムは、従来の発電所よりも沿岸の土地が90％少なくて済むため、地域の生態系への影響も少ない。
太陽エネルギーを利用した海水淡水化も有望な開発のひとつだ。キングス・カレッジ・ロンドン、マサチューセッツ工科大学（MIT）、ヘルムホルツ研究所の研究者たちは、太陽エネルギーを利用して海水から塩イオンを分離する特殊な膜を使用する方法を開拓した。オランダの新興企業Desolenator社は、このコンセプトをさらに発展させ、完全循環型の太陽光発電海水淡水化システムを提供している。この技術は有害な化学薬品を使用せず、毎日最大25万リットルの淡水を生産し、液体の排出はゼロである。Desolenator社の使命は、環境悪化を悪化させることなく、水不足地域の地域社会や企業に水の安全保障を提供することである。

海水淡水化の経済学
エネルギー効率は大幅に改善されたとはいえ、海水淡水化は従来の水源に比べて依然として高価である。最も広く使われている海水淡水化法である逆浸透法は、1970年代の20kWhから、現在では水1立方メートルあたり約3.5kWhのエネルギーを必要とする。イスラエルのソレクBプラントのように、コストを1立方メートルあたり0.41ドルまで引き下げたプロジェクトもあり、海水淡水化はより現実的な選択肢となっている。
こうした進歩にもかかわらず、海水淡水化の普及を妨げているのは、高い設備投資と運用コストである。米国のような地域では、すべての生活用水を海水淡水化で賄うと、家庭の電力消費量が約13％増加する。低所得国では、この数値はさらに高くなり、多くの農村地域やエネルギーに乏しい地域にとって、海水淡水化は現実的ではない。
しかし、最も必要なニーズである飲料水に焦点を当てれば、海水淡水化の経済性は劇的に改善する。世界保健機関（WHO）が推奨する1人1日50リットルの飲料水を供給するには、世界で511TWhの電力が必要となる。1人1年分の飲料水を生産するのに必要なコストは、驚くほど低い2.30ドルで、多くの国の水1本の価格よりも安い。

農業における海水淡水化：依然として課題
海水淡水化は飲料水の供給において大きな可能性を秘めているが、農業における利用はより問題が多い。農業は世界の淡水取水量の約70％を占め、最大の水消費国のひとつとなっている。しかし、海水淡水化はコストが高いため、小麦やトウモロコシのような主食用作物の灌漑には不向きである。
例えば、1キログラムの小麦を生産するには約650リットルの水が必要だ。この目的に海水淡水化を使用すると、小麦の現在の市場価格の3倍以上のコストがかかり、経済的に実現不可能となる。海水淡水化は、高価値作物や、屋内農法で水使用量を削減できる地域では一定の役割を果たすかもしれないが、農業用水需要の大規模な解決策にはなりそうもない。

水危機回避における海水淡水化の役割

気候変動が加速し、人口が増加するにつれ、世界は差し迫った水危機に直面している。豊富な海水を飲料水に変える能力を持つ海水淡水化は、重要なライフラインを提供している。しかし、その可能性を十分に引き出すためには、エネルギー消費と環境への影響を低減するための継続的な技術革新が必要である。
波力発電や太陽光発電を利用した海水淡水化技術は、持続可能で費用対効果の高い海水淡水化が可能であることをすでに証明している。これらの技術が成熟し、規模が拡大すれば、海水淡水化は、特にすでに水ストレスを経験している地域において、水不足を防ぐための重要な手段となる可能性がある。海水淡水化は銀の弾丸ではないが、将来の世代のために水の安全保障を確保するための世界的な取り組みにおいて、中心的な役割を果たすことは間違いない。
淡水へのアクセスがますます制限されている世界では、海水淡水化は水不足と闘うために必要な生命線かもしれない。