人体肾脏：解决方案和启示水危机

水是所有企业使用的重要资源。即使你的企业是不能直接用水密集型，许多产品使用的水很大。电力，计算机，造纸和包装行业都有大量的水足迹。

无论是流入或流出你的操作，水可以是成本中心和风险的来源，和水应力若隐若现的在未来几年面临的商业世界的最大挑战之一。

鉴于商机潜在规模，这是毫不奇怪的是公司正在致力于建立一个更好的水过滤器。

盖尔Pergamit，创始人AguaVia“使用人体作为解决水危机的基础上，”和这样做是建立关闭它最先被大自然3.5十亿年前设计的一种技术：人体肾脏，其中40到50加仑的过滤器（150 -- 200升）水与只有一小部分的每一天过滤时丢失。

AguaVia创建一个过滤器，模拟自然的过滤系统，以消除不gunky积聚污染物的100％。它是使用纳米技术生产的膜是一个原子层厚建造。

创新的过滤技术是显著更小，更便宜，更易于操作。它可用于净化水，从海洋清理有毒废水和淡化海水。使用AguaVia过滤技术海水淡化所需的能量估计一半是由三分之二，总体成本削减。

Pergamit介绍了她公司的突破性技术在最近可持续硅谷事件，然后与我会面，提供更多的细节。我们潜入Pergamit和她的团队如何发展这项新技术之前，让我们回顾一下这个问题的范围和电流滤波技术的状态。

水的问题：隐形到很多

在发达国家，我们大多数人是从水的问题庇护。我们可能会被要求降低特别干燥的夏季，我们的园林灌溉。我们可以了解地下水污染的新闻报道。或听到从进入冲洗百万药倒马桶供水制药和软性毒品。

但在水管理的第一线，在水务工程师具有满足清洁水的需求一个艰难的时刻。

我们知道，水是密不可分的农业和消耗在美国使用，但少为人知的淡水近40％是能源生产需要大量的水。按照最近美国地质调查局，在美国使用的淡水的近40％是在生产能量的使用。

输水到需要的地方它也是一个能耗大户。在加利福尼亚州，国家总电力的近20％被消耗的运输水。由于需要输送水，加利福尼亚州也有大量的海水淡化厂提供水接近需要的地方。

但是，使淡水给出所需能量的巨量一个昂贵的选择。Nature杂志上报告说，海水淡化花费3.5倍以上比从传统的来源，例如从含水层获得泵送水。

地下含水层被挖掘出来的水和季节性降雨是无法补充供应清洁水正在下降。一个联合国的评估发现，超过世界人口的三分之一生活在用水紧张的地区，预测这将到2025年增长到50％以上。

花旗集团的威伦Buiter的文章，金融时报，在表示：“水......最终将成为一个最重要的实物商品...矮化石油，铜，农产品和贵金属。”

有些企业已经出现显著的挑战。在喀拉拉邦的印度炎热地区当地社区时，他们的装瓶设施被指责使用太多当地的水，百事可乐和可口可乐遇到的敌意。

清理废水变得更宽松的地区越来越重要。据报道路透社，中国的环境保护部发现，中国的地表水近50％如此污染，这是不适合饮用。近25％是不适合工业用途。

这些类型的问题可能会增长;造成中断和不断升级的业务成本。

传统的水过滤技术与自然的方法

标准的滤波方法是确定什么必须除去，然后应用最具成本效益的方法。这听起来简单，但也有许多挑战，其中包括污染物的广泛不同的大小，通过纳米级过滤器需要推水的能量，成本维护，以及实施困难。

为了克服许多挑战，理想的水过滤器将提供以下性能改进：

Pergamit看着水的问题不同，而且发现怎么肾功能灵感。肾脏被认为是生物滤池的“金标准”。作为Pergamit解释说：“肾脏保持好东西 - 水和电解质 - 和摆脱一切的。”

有补肾状滤波处理供水千变万化的组件，无需额外的补救方法。这是从目前的水资源管理战略模式的转变，重点是去除污染物。Pergamit而是问：“你想保留什么？”

Pergamit也注意到，肾不反冲洗消除浪费。肾脏用途“横流”过滤。随着饲料进入肾脏，“坏的东西”前进被冲走，而“好东西”穿越肾的表面切向行进，并得以维持。

Pergamit意识到，这将是太复杂，直接复制肾。相反，团队会用肾脏的总方针。Pergamit解释说，“该系统将被设计为99.5％的水回收。就像人的肾脏。”

保持大部分的水过滤降低成本，同时也使得过滤处理的废简单。废物将被如此集中的是剩余的少量水可以被蒸发。任何污染物然后可以安全焚烧。

智能膜

Pergamit和团队再次抬起到大自然中去寻找一个更简单的结构来过滤水。他们能够使用的科学工作彼得·阿格雷博士，谁赢得了诺贝尔文学奖为他的努力。作为一名研究生，阿格雷由卫生部资助的国家研究所资助，导致他身体的水通道蛋白，或偶然发现“水孔。”

该阿格雷确定的水通道蛋白比单个例子更多。它原来是动物和植物已存在了数十亿年的一个基本组成部分。它用于有效地通过细胞移动的水。

而不是试图复制满水通道蛋白，Pergamit的团队专注于颈部执行的选择和水窜功能。

下一步是自然的设计转变为工作膜。所述AguaVia团队创建的膜，这是一个原子层厚，并在水分子的范围内的直径。这是小几千倍，比传统的过滤孔。Pergamit相比尺寸如下：“如果新的智能膜是蚂蚁的大小，那么现有的显微技术是鲸鱼的大小。”

。Pegamit描述了“AguaVia的方法是建立在原子水平上，它允许精密过滤每百万毛孔，将进入膜[过滤器]与完整的精密个别构建，然后单个孔 - 把它们像“乐高积木 - 对齐，并卡入到位，以形成膜“。

Pergamit和团队做了一个自然发展更好的水通道蛋白的启发膜时。他们把它“智能”。它是可编程的，以处理不同的纯化方案。“智能膜”可以在原子水平上被修饰以改变其特性，使得它根据需要创建一个经过过滤器通/断开关，以允许或防止部件。

“智能膜”已经编到甚至有毒废料生产高纯度的饮用水。

将来它可以被编程为水软化。硬水久而久之就会沉积矿物质。这种积聚在管道使管道变窄并且增加能量的泵水所需的量。在某些情况下，多余的能量是25％以上相比，清洁管道。“智能膜”进行编程，以保持矿物质对健康要求的正确的平衡和数量。其他的一切，包括过多的矿物质，造成“硬水”的问题，将被删除。

最后，生物膜的问题是犯规传统的过滤器得到解决。“智能膜”表面十分光滑，在膜的任何缺陷比细菌试图建立生物膜集落的钩子小。随着Pergamit的话不结垢，不回洗，“智能膜”，是“过滤器和忘记。”

下一步是什么

AguaVia的“智能膜”是在非常低的能源和运营成本能过滤污染物。它符合理想的滤波器的设计标准。

Pergamit现在正在积极寻求资金来发展装备制造商“智能膜”过滤器。在这一领域的其他参赛者也都在积极致力于新的水处理技术。

当这些来上线，他们将改变游戏规则的企业和改变生活的数十亿无法获得洁净水和卫生设施。

更换昂贵且苛刻的工业过程中，自然的温和而高效过滤方法可以实现一些可能改变游戏规则成功：处理废水，因此它可以被不断地使用，化妆咸水和咸水容易使用的，消除工业和人的需求之间的冲突，并最后，让我们大家享受健康洁净水喝。

_{水照片通过存在Shutterstock。}