几乎每天都有全球水危机的新证据出现。

去年冬天，美国第二大水库鲍威尔湖的水位降至近60年来的最低水平。风景如画的威尼斯运河干涸了，而法国已经有一个多月没有明显降雨。

与此同时，世界各地的干旱状况继续威胁着农业、野生动物和公众健康。

全球水供应正处于危险之中，而且这一危机的加速速度似乎比制定解决方案的速度还要快。然而，补救措施正在出现——特别是通过CoWERC，一个由西北大学水研究中心的科学家和长期处于水创新前沿的以色列的科学家共同创立的全球合作组织。

十多年前，以色列就其淡水供应不断萎缩发出警报，如今，以色列从地中海淡化了约75%的饮用水。它也是废水回收的全球领导者，将近90%的废水重新用于农业灌溉和其他用途。

这些进展是西北大学年度全球工程旅行以色列(GET)的一个关键焦点，这是由大学以色列创新项目和水研究中心共同组织的年度出国留学之旅，并得到麦考密克全球倡议和西北大学可持续发展与能源研究所(ISEN)的支持。这次徒步旅行使大学生能够前往以色列，了解可持续水资源管理的最新进展。

“以色列能够如此迅速地实施(水危机)切实可行的解决方案，这让我感到惊讶。”土木工程专业的大三学生彼得·平德(Peter Pinder)说。去年秋天，他参加了GET之旅，前往以色列。“他们创造变革、扭转这一问题的能力令人印象深刻，他们现在是这一领域的全球领导者。”

水-能量系统的完整视图

CoWERC是美国-以色列水能合作研究中心，三年前由美国西北大学和以色列内盖夫本-古里安大学共同成立。

“我们有广泛的专业知识，所以我们有能力采取相当广泛的观点，然后专注于最有影响力的工作。”CoWERC联合主任兼水研究中心主任亚伦·帕克曼说。

麦考密克工程学院土木与环境工程教授帕克曼说，水和能源是密不可分的。水的净化和分配需要大量的能量，而反过来，水对能源的生产是必不可少的。废水本身就含有大量的能量。

其中任何一个过程的创新和效率都可以对循环产生指数级的影响，为人类消费和农业生产更多的水，为各种其他目的生产更多的能源。

将废水转化为能源

废水可能不能饮用，但它确实含有营养物质。它也充满了能量，可以用于其他目的。

这就是为什么土木与环境工程副教授乔治·威尔斯(George Wells)和他的团队正在努力改变我们看待废水的方式——从单纯的“污水”转变为可用于能源、施肥和其他目的的东西。

Wells实验室正在开发一种名为CANDO+P的新技术，该技术可以从废水中回收营养物质，同时生产清洁的水进行再利用。这一过程以一种可以用于生物能源的方式去除氮，而磷则以一种可以作为肥料重复使用的形式回收。

像CANDO+P这样的创新方法在降低废水回用障碍方面具有巨大潜力，Wells解释道。“这些新技术最终为真正的循环水经济提供了一条道路，”他说。“这一愿景不仅对以色列和美国至关重要，对全世界可持续的水资源管理也至关重要。” 

农业用水增加

资源通常随着人口的增加而减少。但废水却不是这样，它可能是唯一一种随着人口增长而变得更加丰富的“资源”。因此，科学家们特别热衷于寻找改善废水质量的方法，以便更多的废水可以用于其他用途。

在以色列，以色列理工学院的Alex Furman教授和他的团队正在测试一种清洁农业灌溉废水的新方法。研究人员发现，通过向土壤中注入空气，可以加速碳和氮等元素被氧化并有效地从水中去除的自然过程。

根据弗曼的说法，这种方法有可能极大地增加用于灌溉的废水量，并确保水比离开处理厂时更清洁。

他说:“这一过程可能会使我们现场设施的能力翻倍。”

对水过滤进行更明智的投资

过滤膜——点缀着纳米或更小尺寸孔隙的物理屏障——对脱盐和净化水至关重要。这种膜可以捕获细颗粒和离子，包括污染物和盐，并允许清洁的水从另一边出现。

但是这种膜的维护成本很高。污染物积聚在表面，需要更大的压力和更多的能量来推动水通过毛孔。有一种更有效的膜可以抵抗污染物的积聚，但它更昂贵。

然而，化学和生物工程副教授、西北大学工程可持续性和弹性中心主任詹妮弗·邓恩(Jennifer Dunn)最近领导的一项研究发现，从长远来看，安装这些更有效的膜可以节省资金。这可以为新的海水淡化厂和其他可持续技术腾出更多资金。

邓恩说:“我们所能做的任何改善膜的寿命或降低清洁成本的事情都将有助于降低清洁水的成本。”

利用以色列的创新战略

西北大学和以色列研究人员的这些研究以及其他研究有可能从根本上影响水-能源系统。通过资助和合作，CoWERC支持这些努力，并协助它们从实验室发展到现场。

帕克曼说:“我们正在利用以色列的创新战略来扩大和测试我们可以在这里部署的东西。”

通过挖掘美国水利基础设施的不同条件和需求，研究人员可以迅速确定解决方案在世界各地的适用情况。

帕克曼说:“我们有一些世界上最好的团队参与其中，我们有非常明确的战略。”“在将我们的工作从实验室推向实地方面，我们有非常好的势头。”

丽贝卡·林德尔，自由撰稿人。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。