乍一看，停在约翰内斯堡郊区贫民窟路边的亮红色集装箱，看起来不像是什么能改变数百人命运的东西。两个滑动门打开，露出一个小小的柜台，后面摆放着一排排罐头食品、卫生纸、食用油和急救用品。屋顶上的太阳能电池板为无线互联网和一台电视机供电，偶尔可以观看足球比赛。还有两个水龙头可以为任何人免费提供纯净饮用水。
这个集装箱主要由可口可乐公司和发明家迪恩·凯门创立的新罕布什尔州公司 Deka Research and Development 共同打造，旨在成为一种“装在盒子里的市中心”：一个联网的杂货店兼社区中心，可以投放到世界各地的欠发达村庄。可口可乐称之为 Ekocenter。这是一个精炼的名字，但它掩盖了集装箱内隐藏的变革性技术。
在大红箱子里，放着一个更小的箱子，大小与宿舍冰箱差不多，名为 Slingshot。它是由凯门开发的，他是数十项医疗设备发明的幕后主脑，以及最著名的 Segway 个人交通工具的发明者。凯门是最接近现代托马斯·爱迪生的人。他拥有数百项专利，他的发明改善了无数人的生活。他目前的项目包括为 DARPA 开发的机器人假肢手臂，以及一个通过使用“任何可燃物”作为燃料来产生廉价电力的斯特林发动机。Slingshot 耗时十多年才研发成功，其影响可能比他所有其他发明加起来还要大。
使用一种称为蒸汽压缩蒸馏的工艺，一个 Slingshot 每年可以净化超过 250,000 升水，足以满足约 300 人的需求。而且它可以使用任何水源——污水、海水、化学废物——无论多脏。
对于缺乏清洁水的社区来说，其益处显而易见，但要实现这一潜力，Slingshot 首先需要到达它们。这正是可口可乐的作用所在：该公司不仅仅是一个软饮料销售商；它可以说是世界上最大的、最成熟的配送系统。这很重要，因为世界面临的水危机规模是前所未有的。
水似乎非常充足，很容易忘记有多少人没有清洁的水源。根据世界卫生组织的说法，近十亿人无法获得安全的饮用水，每年因此死亡的人数达数十万。更多的人会生重病。
当然，存在许多净水工具——氯片、反渗透装置——但它们都有缺点。要么它们不够便携；它们需要难以获得的替换零件；或者，最令人恼火的是，它们只能去除某些类型的杂质，而留下其他杂质来毒害不知情的人。
凯门称全球水危机是一个“歌利亚”般的难题，这表明他是大卫。他快速回顾了圣经故事：值得记住的是，大卫是用弹弓击败了歌利亚。
“在我的一生中，没有什么是简单或容易的，”凯门说。“我不是有一天醒来说，‘哇，有全球水问题。我想我来解决它。’”他坐在新罕布什尔州曼彻斯特梅利马克河边一栋古老砖砌工厂建筑里的办公室里。一个真人大小的达斯·维达纸板人靠在一面墙上，一把被漆成坐着的阿尔伯特·爱因斯坦模样的木椅摆在一圈皮转椅中间。墙上挂着凯门各种直升机的照片（他多年来拥有不少直升机，并偶尔从他山顶的庄园飞往 Deka），而他父亲为《疯狂杂志》和《怪谈集》担任插画师时的作品则装饰着外面的走廊。
当我们第一次坐下来时，我问凯门一个简单的问题：你对水危机是如何产生兴趣的？答案变成了一段他成名致富之前的职业生涯亮点回顾。凯门是一个天生的讲故事者，他的叙述语速飞快。他现年 63 岁，在纽约长岛长大，1976 年他离开了大学，创办了他的第一家公司 AutoSyringe，以解决他从医生兄弟那里听到的一个问题：某些患者需要如此频繁的治疗，以至于去医院的行程阻碍了他们过上充实的生活。凯门的解决方案是世界上第一台可穿戴式输液泵，可自动输送药物剂量。它取得了巨大成功，凯门将 AutoSyringe 出售给了医疗保健公司 Baxter International。他当时才 30 岁。
突然成为百万富翁的凯门搬到了曼彻斯特，并创办了 Deka（源自他的名字和姓氏）。除了极少数例外，比如现在无处不在的 Segway，该公司的大部分工作都专注于解决生活方式问题的医疗创新。其中一个项目始于 20 多年前，是一台为肾功能衰竭患者重塑透析的机器。Baxter International 曾开发了一种称为腹膜透析的设备，它涉及到将无菌生理盐水注入腹腔，并利用人体自身的膜来过滤血液。这比血液透析（需要将血液通过外部过滤器）的创伤要小，但装置噪音大且笨重。该公司要求凯门对其进行改进。
如果我们只是给人们清洁的水，我们可以清空世界上半数的病床。
凯门称之为 HomeChoice 的设计足够小，可以放在病人的床头柜上，而且足够安静，他们可以在工作时睡觉。然而，这台机器需要大量纯净水——每位患者每天需要很多加仑——这并不划算。凯门的直觉是：发明一种医用级净水器，以便患者可以使用水龙头的水作为透析液的基础。他知道现有的净水系统，主要是基于过滤，不够精确，无法满足他的需求，所以他转向了蒸馏。在凯门看来，蒸馏法以其简单性而闻名。“太阳会将水从开放的厕所蒸发掉，并留下所有的生物污垢、隐孢子虫和贾第鞭毛虫，”他说。“它甚至能将水与化学废物场中的砷和六价铬分离。”
正如情况经常如此，创新一旦出现，就是看似不相关的想法之间显而易见（事后看来）的联系。凯门独特的才华在于他能够识别这些联系并看到它们在他人的潜在价值。
但是，将地球上最优雅的系统之一融入家用电器并非没有挑战。为了让他的蒸馏机工作，它每小时需要煮沸许多加仑的水，这需要比美国典型家庭所有其他设备加起来还要多的能量。因此，凯门和他的工程师们利用了另一个基本的科学原理。水要蒸发，必须变热，而要做到这一点，它就需要吸收能量。当蒸汽冷凝回液体时，能量就会释放出来。凯门认为，如果团队能够回收它，他们就能获得一个更高效的工艺。他们设计了一个“逆流热交换器”，让冷却的进水流过被蒸发和压缩过的过热蒸馏水。温度差会同时冷却流出的水并闪蒸进水。他们只需要足够的能量使一些水沸腾，以及一点额外的能量来驱动压缩机。
凯门身体前倾，咧嘴一笑，将他故事的开篇联系在了一起。“我们说，‘等等，我们可以制造一个设备，它可以吸收任何输入的水，无论是生物污垢、有机物、无机物、铬……然后我们就能得到纯净水？我们可以把它放在别人家里，每天生产一千升水，而且耗电量比手持吹风机还少，就能生产出符合美国药典标准的注射用水？’”想象一下这有多么宝贵。
当他的净水器的计划成形时，凯门发现自己经常思考灾难救援。每当发生地震或海啸时，援助组织就会优先请求清洁水，因为当地水源被污水或化学品污染了。凯门想，“我一直在努力制造一个足够小的盒子，以便我能携带它进行移动透析，它每天能生产 250 加仑——在危机中足够一百人使用。”更重要的是，为什么不使用这台机器来帮助整个村庄，甚至国家，解决持续的水需求呢？
“世界上近十亿人每天早上醒来，他们的首要目标就是找水，”凯门说。“许多人跋涉很远的距离寻找不会杀死他们的水。可悲的是，每年有数十万人因此死亡，主要是孩子。”有了凯门的净水器，人们只需将一根软管插入他们脏衣服的水、受污染的河流，甚至他们自己的马桶坑，就能流出晶莹剔透、无微生物的水。
问题是如何将净水器大规模生产并送到需要它们的人手中。凯门首先联系了全球援助组织。Deka 的业务发展部工作人员吉姆·斯科特说，这些组织根本没有能力扩展这项技术。“我认为，如果你是一个不做这件事的组织，那可能非常令人畏惧。”
凯门多年来合作过的医疗和制药公司也未能提供太多帮助。它们在发达国家拥有基础设施，但在他希望部署这项技术的 100 多个国家却不行。
凯门感到沮丧，又有了另一个显而易见（事后看来）的想法。“你和经常出差的人聊天，他们会说，‘如果你能在世界任何地方买到的东西，那就是一瓶可乐。’你知道那个笑话：一个人花了三周时间爬到珠穆朗玛峰顶；他到达山顶，给自己买了一瓶可乐。所以我想到，可乐是一种饮料，他们有和我们机器差不多大的冰箱，而且他们遍布世界的装瓶合作伙伴。我要去试着说服他们做这件事。”
可口可乐对凯门不同寻常的提议的回应是：很高兴收到你的来信，但要不要先做另一个项目？那是在 2005 年，当时公司面临的挑战之一是开发一种更好的汽水分配器。凯门与可口可乐前研究实验室负责人 Nilang Patel 合作。借鉴凯门开发过的用于精确输送胰岛素和化疗药物的医疗设备，他们创造了 Freestyle。这款独立式分配器将储存在小型墨盒中的浓缩成分（而不是五加仑的糖浆袋）与碳酸水和甜味剂结合，可以制作出多达 100 种不同的饮料。
到 2009 年，Freestyle 已投入生产，凯门提醒可口可乐关于他当时称之为 Slingshot 的握手协议。但在此期间，可口可乐有了新的首席执行官和董事长 Muhtar Kent。凯门担心他不得不“卑躬屈膝地乞求”支持，但他表示，“在和 Muhtar 见面几分钟后，我意识到他不是一个会计师；他是一个宏观、全球性的思考者。
“‘迪恩，’他对我说，‘如果我们能做出水，为什么我们不能做其他事情呢？’”提供清洁水可以成为被称为“金字塔底层”战略（bottom-of-the-pyramid strategy）在发展中市场的基石。通过为世界上最贫穷的人提供新技术、服务和机会，公司可以帮助他们摆脱贫困，并将他们转变为有购买力的客户。因此，Ekocenter 的概念应运而生，至少在某些市场，它将作为净水器的配套产品。
“我们相信可口可乐的业务的健康程度只能与其所在社区的健康程度相当，因此社区的福祉对我们的长期战略至关重要，”Ekocenter 项目总经理 Derk Hendriksen 说。值得注意的是，该公司不会从该项目中直接获利；每个“装在盒子里的市中心”将作为一家独立企业运营，由当地的一位企业家（通常是女性）经营，她由可口可乐选拔和培训。（当然，这家饮料巨头在此过程中获得了品牌形象的提升，这是不言而喻的。）
2011 年，可口可乐和 Deka 向加纳发送了 15 台 Slingshot 进行为期六个月的现场测试，为五个农村学校提供了清洁用水。2013 年秋季，可口可乐及其合作伙伴宣布，目标是在 2015 年底前，在非洲、亚洲和拉丁美洲部署多达 2,000 台设备（独立的 Slingshot 或 Ekocenter）。“我们承诺每年为有需要的社区提供 5 亿升安全饮用水，”Hendriksen 说。这相当于每年改善 50 万人的生活。
凯门一如既往地认为，可口可乐合作的当前目标只是更大目标的第一步。“发展中国家近一半的人口患有水源性疾病，”他说。“如果我们只给人们清洁的水，我们可以清空世界上所有医院一半的病床。”凯门说，Slingshot 无法解决所有人的问题，但他认为没有理由不为此努力。
他可能会通过将 Slingshot 与他节能的斯特林发电机配对来扩大 Slingshot 的覆盖范围，这是他另一个长期热衷的项目。斯特林发动机不是通过内燃机工作，而是通过加热和冷却气体来在一个封闭系统中膨胀和收缩气体。这个概念可以追溯到 19 世纪初，但从未找到太多实际用途。凯门的发生器只需要废物、树叶或其他可燃材料作为燃料；孟加拉国的一个测试单元使用了牛粪运行了六个月。与 Slingshot 结合使用，斯特林发电机将能够在任何地方净化水，无论是否有电网接入或 Ekocenter 上的太阳能电池板。
这一点至关重要，因为许多缺乏清洁水的地方也缺乏可靠的电力。凯门已经与为 Ekocenter 提供太阳能电池板的 NRG Energy 公司建立了联系，讨论开发事宜。“我们可以为超过十亿人提供基础电力，”他说。这比他仅凭 Slingshot 就能帮助的人数多一倍，几乎占全球人口的四分之一。当然，迪恩·凯门绝不会就此止步。
迪恩·凯门一览
教育：大学辍学
公司：Deka Research and Development
为什么你听说过他：他开发了 Segway，以及数十种医疗设备
热情：他创立了 FIRST，这是一个赞助学生机器人竞赛的组织。去年，全球有 35 万名儿童（和 28,800 个机器人）参加了比赛。
工作原理：Slingshot 净水器
该系统只需要足够的能量来启动第一次加热，以及一点额外的能量来驱动压缩机和泵。这可以通过插座或太阳能电池板提供；所有后续的加热和冷却都是自给自足的。
一：用户将一根软管插入任何脏水源——例如，被污染的河流或水井——一个小水泵将液体抽入一个加热室。当水达到约 100°C 时，它会变成蒸汽，污染物会留在后面。它们通过另一根软管流出加热室。
二：蒸汽升入压缩机，压缩机对其进行挤压，从而将其压力和温度提高约 10°C。高压蒸汽现在具有更高的沸点，这意味着它可以在高于 100°C 的温度下冷凝成水。
三：逆流热交换器让过热的水流过进来的脏水流。这个过程加热进来的水，并将热水冷却到室温。然后就可以饮用这些蒸馏水，而脏水则会蒸发并重新开始整个过程。
本文最初发表于 2014 年 6 月的《大众科学》杂志.
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