我们的水基础设施比我们的道路和电网还要老旧，许多管道仍埋设在 19 世纪手工挖掘的沟渠中。在东北部地区，多达 50% 的清洁饮用水在处理中心和用户龙头之间泄漏到地下。全国平均每天有 70 亿加仑饮用水因泄漏而流失——我们拥有一个 80 万英里的管道网络，需要持续的监测和维修。此外，我们还消耗了过多的能源来处理所有水，无论其最终用途如何，并将其长距离输送。除了修复全国的管道，未来的水处理方向是只清洁我们所需的水。
像植物一样净化水
任务: 以更少的太瓦处理我们的水
状态: 首批小型原型于 2011 年问世
植物通过渗透作用将水吸入根部，利用称为水通道蛋白的微小通道，这种方法不需要任何能量。现在，一家名为 Aquaporin 的丹麦公司正在开发一种基于相同原理的膜，以大约三分之一的成本和十分之一的能源从海水中提取纯 H20，而成本低于传统反渗透系统。该膜的蛋白质通道，每个通道直径仅为几纳米，允许水分子——且仅水分子——以每秒十亿个的速度单列通过。不需要泵来迫使水穿过通道。
社区规模的海水净化器
任务: 分散我们的清洁水系统
状态: 目前为原型；一年内实现商业化
加州大学洛杉矶分校的化学工程师 Yoram Cohen 为加州等州的水源短缺地区提出了解决方案。加州 20% 的电力消耗在处理和远距离输送高品质水源上。他的这种像日光浴床一样大小的反渗透机可以部署在海岸线上，每个设备都可以从海水中提取，为社区提供约 5,000 加仑饮用水/天。这些设备配备有软件，可以根据当地水温、盐度、pH 值和淤泥的变化来微调过滤，并可以从中央运营中心进行远程控制。
堵塞漏水管道
任务: 向系统中泵入类橡胶块以查找
并自动修复泄漏
状态: 2008 年在英国部署
苏格兰石油和天然气公司 Brinker Technology 采用了一种非开挖式管道修复系统，该系统模仿伤口形成血块的方式。当检测到泄漏时，服务卡车可以开到附近的消防栓，然后泵入血小板——这些是大小从不到一毫米到近两英寸的柔软、类橡胶的立方体和球体，具体尺寸取决于泄漏的大小。血小板在管道中移动，直到流出的压力将它们吸向裂缝。在那里，它们聚集在一起形成一个持久的血块。公用事业公司甚至不需要知道泄漏的确切位置。
无需挖掘沟渠铺设新管道
任务: 通过使用简单的滑入式衬管，更快地处理每年 240,000 次爆裂的水管
状态: 自三月以来已修复数千英尺管道
修复破裂管道而不召集挖掘机的另一种方法是用新的内衬进行涂层——这在当前的排污管道中已经很普遍，排污管道压力较小，因为它们依赖重力来输送内容物。但是，密苏里州公司 Insituform Technologies 的新型 InsituMain 衬管能够承受加压管道的内部力，从而可以在原地修复饮用水干线。而不是进行全程开挖，在破裂管道的两侧各开两个接入点（相距最远 700 英尺）。然后，工人从一端插入一种由毛毡和玻璃纤维复合材料制成并浸有热固性环氧树脂的柔性衬管，并将其拉过破损管道的内壁。通过蒸汽或热水暴露衬管，使其变硬并密封，使其与管道内部齐平。
使有毒水发出荧光的细菌
任务: 在全国 155,000 个饮用水系统中安装磷光毒物探测器
状态: 2-5 年内可商购
细菌是识别分子的天才。它们繁殖迅速、成本低廉且易于操纵，这使它们成为理想的工作者。肯塔基大学的化学家 Sylvia Daunert 利用基因改造的无害大肠杆菌菌株，设计了一种原型生物传感器系统，能够检测砷、炭疽、铅和多氯联苯等多种饮用水毒素。这些细菌被放置在光纤电缆的尖端，该电缆悬挂在饮用水供应中。当它们检测到毒素时，细菌就会发光；它们产生的光会沿着光纤传输到监测站，在那里测量其强度以确定有毒分子的精确浓度（灵敏度可达十亿分之一的级别）。
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