迈向碳中和海水淡化：范围1–3碳核算、技术路径、循环资源回收与未来展望

《Desalination》：Toward carbon-neutral desalination: Scope 1–3 carbon accounting, technological pathways, circular resource recovery, and future perspectives

　　

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  将范围1–3核算与碳中和海水淡化途径相结合。
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  将可再生能源和效率措施与海水淡化排放联系起来。
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  从低碳角度评估新兴海水淡化技术。
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  研究循环卤水管理和资源回收策略。
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  确定净零海水淡化基础设施的研究优先级。

章节片段

缩略语

缩略语	定义
AI	人工智能
BWRO	苦咸水反渗透
CDI	电容去离子
CO2-eq	二氧化碳当量
ED	电渗析
ERD	能量回收装置
ERDs	能量回收装置
FO	正渗透
GHG	温室气体
LCA	生命周期评估
MCDI	膜电容去离子
MD	膜蒸馏
MED	多效蒸馏
ML	机器学习
MLD	最小液体排放
MSF	多级闪蒸
PV	光伏
RO	反渗透
SEC	比能耗
SWRO	海水反渗透

海水淡化系统的碳足迹与可持续性挑战

了解海水淡化系统的碳足迹对于确定实现碳中和制水的有效途径至关重要。海水淡化厂的环境表现受到能耗、电力发电结构、基础设施需求、膜更换周期、化学品使用和卤水管理之间复杂相互作用的制约。运行能耗仍然是温室气体排放的主要贡献者，尤其对于基于膜技术的

通往碳中和海水淡化的技术路径

实现碳中和海水淡化需要在能源供应、工艺效率、淡化技术和系统级优化方面取得协调进展。由于运行能耗仍然是淡化系统温室气体排放的主要驱动因素，碳减排策略通常聚焦于两个互补目标：降低淡化过程的比能耗（SEC）和能源供应脱碳。因此，近期研究着重强调了综合性的

可再生能源驱动的海水淡化系统

将可再生能源与海水淡化技术相结合被广泛认为是通往碳中和海水淡化最为关键的路径之一。由于电力消耗占大多数海水淡化厂范围2温室气体的主要来源，用可再生能源替代化石燃料发电可以显著降低海水淡化的生命周期碳足迹。在过去十年中，越来越多的研究专注于将淡化与

海水淡化系统能效的提升

提高海水淡化系统的能效对于减少温室气体排放和推进碳中和海水淡化至关重要。除了降低运行能耗及相关的范围2排放外，能效提升还能降低制水成本以及实现低碳海水淡化所需的可再生能源装机容量。尽管可再生能源的整合大幅降低了运行排放，但最小化海水淡化的

新兴技术与循环海水淡化路径

尽管提高反渗透效率和整合可再生能源对于减轻海水淡化碳足迹至关重要，但新兴海水淡化技术和循环资源回收策略可能为通往碳中和制水提供额外路径。这些方案旨在降低能耗、利用低品位或可再生能源、最大限度减少废物产生并提高整体资源利用效率。多项新兴技术，包括膜蒸馏（MD）、正渗透（FO），

研究空白、未来展望与战略路径

尽管在可再生能源驱动的海水淡化、能量回收、先进膜材料、新兴技术和循环卤水管理等方面取得了重大进展，实现碳中和海水淡化仍是一项复杂挑战。现有研究表明，没有任何单一技术能够完全消除海水淡化系统的碳足迹。相反，碳中和海水淡化需要结合标准化的范围1–3碳核算、可再生能源整合等综合解决方案，

结论

海水淡化已成为应对全球水资源短缺不可或缺的技术，特别是在传统淡水资源的有限或不可靠的干旱和缺水地区。近几十年来，重大的技术进步，尤其是反渗透技术的进步，显著提高了工艺效率并降低了比能耗。尽管取得了这些进展，海水淡化仍然是能源密集型工艺，其环境可持续性密切关联于碳

作者贡献声明

Muhammad Yaqub：撰写——审阅与编辑，撰写——原稿撰写，数据整理，概念构思。Wontae Lee：指导，资金获取。

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在本文撰写过程中，作者使用了ChatGPT（OpenAI）来协助语言润色、内容组织及可读性提升。在使用该工具后，作者对所生成内容进行了审阅、核实和编辑，并对已发表文章的内容承担全部责任。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到韩国环境产业技术院（KEITI）通过数字海水淡化与卤水资源回收技术开发项目的资助，由韩国气候变化、能源与环境部（MCEE）提供资金（RS-2025-02032971）。

Muhammad Yaqub|Wontae Lee