改造美国基础设施，第二步：水资源

我们的供水基础设施比道路和电网还要古老，许多管道位于 19 世纪手工挖掘的沟渠中。在东北部部分地区，多达 50% 的清洁水从处理中心到水龙头之间漏入地下。全国范围内，我们平均每天因漏水损失 70 亿加仑饮用水，而且我们拥有 80 万英里的管道网络，需要不断监测和维修。我们还耗费过多的能源来处理所有水（无论其最终用途如何），并将其输送到长距离管道。除了修复全国的管道外，供水的未来还在于只清洁我们需要的水。

像植物一样净化水

任务：使用更少的太瓦电力来处理水
状态： 2011 年推出首批小规模版本

植物利用名为水通道蛋白的微小通道，通过渗透将水吸入根部，这种方法不需要任何能量。目前，一家名为 Aquaporin 的丹麦公司正在开发一种基于相同原理的膜，以传统反渗透系统三分之一的成本和十分之一的能量从盐水中提取纯水。膜的蛋白质通道只有几纳米宽，允许一股水分子流（且仅允许水分子）以每秒十亿个的速度单列通过。无需泵将水压过通道。

社区大小的海水净化器

任务：分散我们的清洁水系统
状态：目前为原型；一年内投入商业使用

加州大学洛杉矶分校的化学工程师 Yoram Cohen 为加州等缺水社区想出了一个解决方案：分散任务。加州 20% 的电力用于处理和泵送远处高品位水库中的水。他的晒黑床大小的反渗透机可以部署在沿海地区，每台设备都接入海洋，每天为社区提供约 5,000 加仑的饮用水。这些设备配备的软件可以根据当地水温、盐度、pH 值和淤泥的变化对过滤进行微调，并可以从中央运营中心进行远程控制。

凝结漏水管道

任务：将类似橡胶的块泵入我们的系统以找到
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 拥有一套无需挖掘的管道修复系统，该系统模拟了管道在切口处凝块的形成方式。当检测到泄漏时，服务卡车可以开到附近的消防栓，泵入血小板——一种柔软的橡胶状立方体和球体，大小从不到一毫米到近两英寸不等，具体取决于泄漏的大小。血小板在管道中移动，直到流出的压力将它们拉向裂缝。在那里，它们聚在一起形成一个持久的凝块。公用事业公司甚至不需要知道泄漏的具体位置。

无需挖沟即可铺设新管道

任务：使用简单的滑入式衬管更快地处理每年 240,000 起水管破裂事故
状态：自三月份以来已修复数千英尺的管道

另一种不用挖掘机修复破裂管道的方法是在管道上涂覆新的内衬——这种方法如今已在污水管道中很常见，因为污水管道依靠重力来移动管道内物质，所以压力较小。但密苏里州的 Insituform Technologies 公司生产的新型 InsituMain 内衬可以承受加压管道的内力，可以就地修复饮用水总管。无需挖整条沟渠，只需在破裂管道的两侧切开两个接入点（最远相距 700 英尺）。然后，工人们从一端插入由毛毡和玻璃纤维复合材料制成并浸泡在热固性环氧树脂中的柔性内衬，并将其拉过破裂管道的内壁。将内衬暴露在蒸汽或热水中会使它变硬并密封，使其与管道内部齐平。

使有毒水发光的细菌

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 年内实现商业化

细菌是识别分子的小天才。它们数量众多、价格低廉、易于操作，这使它们成为理想的工人。肯塔基大学的化学家 Sylvia Daunert 利用转基因无害的大肠杆菌菌株设计了一种原型生物传感器系统，能够检测各种饮用水毒素，包括砷、炭疽、铅和多氯联苯。细菌被安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；它们发出的光沿着光纤传送到监测站，在那里测量其强度以确定有毒分子的精确浓度（灵敏度达到十亿分之一的水平）。

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