本周早些时候发表在《Nature Nanotechnology》杂志上的一项新研究，可能是在实现海水淡化——即去除盐分以使其适合饮用——成为全球更多地区可行选择方面迈出的重要一步。曼彻斯特大学的研究人员改进了氧化石墨烯膜，这是一种选择性渗透膜，允许某些分子通过，同时阻止其他分子，使其能够让水通过，同时截留盐离子。这本质上是一种分子筛。
根据联合国的统计，寻找新的淡水资源很重要，因为全球约 20% 的人口——12 亿人——缺乏清洁饮用水。随着人口的增长和现有水资源枯竭，预计这一数字还将继续增长，部分原因是气候变化。这一现实导致一些人认为，世界下一次的“淘金热”将是围绕着水展开的。另一些人则持有更为悲观的看法，担心未来的战争将因水而起。这种担忧并非毫无根据：目前也门正在进行的战争至少部分与水资源冲突有关。
然而，尽管淡水稀缺（全球仅有微不足道的 3% 是淡水），水本身却并非如此。地球 70% 以上是水，但 97% 的水是不可饮用的，因为它们要么是咸水，要么是半咸水（盐水和淡水的混合物）。除了游泳时偶尔尝到一口海水，饮用海水对人类来说是危险的——它会导致脱水，并最终死亡。因此，《古船员之歌》中有句名言：“到处是水，一滴可饮者都没有。”
海水淡化可能是一个解决方案。毕竟，这项技术已经在部分中东地区和开曼群岛得到应用。然而，目前使用的两种技术——多级闪蒸蒸馏（通过一系列热交换器将部分水闪蒸成蒸汽）和反渗透（使用高压泵将海水推过反渗透膜以去除饮用水中的离子和颗粒）——存在几个关键缺点。
“目前的淡化方法耗能巨大，并产生不利的环境影响，”太平洋西北国家实验室能源与环境部研究员 Ram Devanathan 在与该研究一同发表的一篇评论文章中写道。“此外，能源生产消耗大量水，并产生需要进一步能源投入处理的废水。”
氧化石墨烯膜有望成为一种相对便宜的替代品，因为它们可以在实验室中廉价生产——尽管水很容易穿过它们，但盐却不能。然而，当在规模化的情况下浸泡在水中时，氧化石墨烯膜往往会迅速膨胀。一旦膨胀，这些膜不仅允许水通过，还允许钠离子和镁离子（即盐）通过，从而失去了过滤的目的。
研究作者 Rahul Nair 和他的同事们发现，通过在氧化石墨烯两侧放置由环氧树脂制成的壁，他们可以阻止其膨胀。通过用树脂限制膜，他们能够精细调整其毛细管尺寸，以防止任何偶然的盐离子搭水分子顺风车。
下一步将是在工业规模上进行测试，以确定该方法是否可靠。如果奏效，许多人可能会因此而饮一杯水。
