脱塩

脱塩に関する初期の概念はアリストテレスに遡ることができ、彼は『気象学』の中で、海水が蒸発すると、発生した蒸気が塩水ではなく真水として凝縮することを観察した。これは蒸発と凝縮に関する初期の理解を反映している。彼はまた、ワックス容器が海水に浸された後も飲料水を保持できることを説明しており、これは原始的なろ過の形態を示唆している。^{[ 11 ]}

海水淡水化に関する記述は古代中国にも見られる。戦国時代や後漢王朝に関連する文献には、米を蒸す際に使用される竹製の筵が長期間使用すると薄い外層を形成し、それが塩分を吸収する性質を持つと考えられていたことが記されている。^{[ 12 ]}

より一般的には、古代から中世にかけて脱塩の実験例が見られましたが、その規模と応用範囲は限られていました。^{[ 13 ]}しかし、大規模な脱塩は近代まで実現不可能でした。^{[ 14 ]}

中世においては、海水淡水化は限定的で、主に蒸留法に基づいていた。蒸留法では、海水を加熱して蒸気を発生させ、それを凝縮して真水にする。これらの方法は一般的に小規模で、特に海事環境など特定の状況下で使用されていた。^{[ 15 ]}

ルネサンス期の注目すべき貢献はレオナルド・ダ・ヴィンチによるもので、彼は蒸留器を調理用ストーブに改造することで、より効率的に蒸留水を生産できると提案した。^{[ 16 ]}中央ヨーロッパでも、この時期に蒸留技術は発展を続けたが、必ずしも脱塩のためだけではなかった。^{[ 15 ]}

16世紀の歴史的記録には、緊急事態における脱塩装置の使用が記述されている。一例として、1560年にチュニジア沖の島で、包囲されたスペイン軍駐屯部隊が真水を作るために蒸留器を建設したと伝えられているが、その装置の技術的な詳細は不明である。^{[ 15 ] [ 17 ]}

産業革命以前は、淡水化は主に外洋航海船で行われており、長距離航海には真水へのアクセスが不可欠でした。船上での蒸留は、必要に応じて貯蔵された水を補うために使用されました。^{[ 18 ]}

17世紀には脱塩への関心が高まった。フランシス・ベーコンやウォルター・ローリーといった人物が水の浄化方法について議論し、リチャード・ホーキンス卿は船上で海水を蒸留して乗組員に真水を供給したと報告している。^{[ 17 ] [ 19 ] [ 20 ]}

この関心の高まりは、脱塩装置の最初の特許に反映された。特許はそれぞれ1675年と1683年にウィリアム・ウォルコットとロバート・フィッツジェラルドらに付与されたが、技術の規模拡大の難しさからどちらの発明も広く普及することはなかった。^{[ 21 ] [ 22 ] [ 15 ]}

この期間を通して進歩は緩やかであり、17世紀半ばから18世紀末にかけて、基本的な蒸留プロセスに大きな改善は記録されなかった。^{[ 15 ]}

1780年代にフリゲート艦プロテクターがデンマークに売却され、フッサレンと改名された際、その蒸留装置が詳細に研究され、記録された。^{[ 23 ]}米国では、トーマス・ジェファーソンが後に、以前の熱を利用した海水淡水化方法をまとめ、海上での使用に関する実用的な指針を配布した。^{[ 24 ] [ 25 ]}

19世紀初頭、蒸気機関の普及と熱力学の進歩に伴い、脱塩方法は大きく変化しました。蒸気ボイラー用の純水に対する需要の高まりと、ヨーロッパの植民地主義が乾燥地帯に拡大したことが相まって、脱塩技術のさらなる発展に好ましい条件が生まれました。^{[ 15 ] [ 26 ] [ 27 ]}

多重効用蒸発器を含む、より効率的な熱システムが導入され、複数の段階で熱を再利用できるようになった。^{[ 15 ]} 1852年、アルフォンス・ルネ・ル・ミール・ド・ノルマンディーは、垂直管式海水蒸留装置の特許を取得した。この装置は、比較的シンプルな設計と容易な製造方法のため、特に海事用途で広く使用されるようになった。^{[ 15 ]}

19世紀後半には、陸上の海水淡水化プラントがより頻繁に出現し始めた。^{[ 28 ]} 1860年代には、アメリカ陸軍がキーウェストとドライ・トートゥガスにノルマンディー式蒸発器を設置した。^{[ 15 ] [ 28 ] [ 29 ]} 1880年代には、イギリス軍に真水を供給するために、6段蒸留を使用した別のプラントがスアキンに設置された。^{[ 15 ] [ 28 ]}

第二次世界大戦後、脱塩技術は著しく進歩した。多段フラッシュ脱塩や多段階フラッシュ脱塩などの熱的方法が開発され、特に淡水資源が限られている地域で広く導入された。凍結融解脱塩も結晶化プロセスに基づく代替アプローチとして登場した。^{[ 30 ] [ 31 ]}

1955年、米国内務省内に海水局が設立され、脱塩に関する研究開発が促進された。^{[ 5 ] [ 32 ] [ 33 ]}これらの取り組みは、蒸留および電気透析プラントの建設に貢献し、この分野における国際協力を促進した。^{[ 34 ]}

20世紀における最も重要な発展の一つは逆浸透（RO）であり、これは圧力によって塩水を半透膜に通し、溶解した塩分を保持する膜ベースのプロセスである。1960年代後半から1970年代初頭にかけて、ROは熱脱塩に代わる有望な方法として登場した。カリフォルニアの大学や、ダウ・ケミカル社やデュポン社などの企業で研究が行われた。^{[ 35 ]}

米国初の工業用海水淡水化プラントは、長期間にわたる地域的な干ばつの後、1961年にテキサス州フリーポートに開設されました。 ^{[ 5 ]}汽水用の初の商業用逆浸透プラントは、1965年にカリフォルニア州で開設されました。^{[ 36 ]}カリフォルニア大学ロサンゼルス校のシドニー・ローブとその同僚は、都市用水供給への逆浸透の実現可能性を実証する大規模なパイロットシステムの開発に貢献しました。^{[ 37 ]} 1975年には、初の海水逆浸透淡水化プラントが稼働を開始しました。

21世紀初頭以来、海水淡水化能力は急速に拡大し、世界中で、特に中東で数千ものプラントが稼働している。^{[ 38 ]}逆浸透法は、その拡張性とエネルギー効率の高さから、主流の海水淡水化技術となっている。^{[ 38 ]}

21世紀の研究は、効率性と持続可能性にますます重点を置いている。これには、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー源を海水淡水化システムに統合することや、グラフェンベース、生体模倣、セラミック、ナノ複合材料などの高度な膜の開発が含まれる。^{[ 39 ] [ 40 ]}

2021年時点で、世界中で約22,000の海水淡水化プラントが稼働していると報告されている。^{[ 38 ]}

凍結融解脱塩（または凍結脱塩）は、凍結を利用して塩水から真水を取り除く方法です。塩水は凍結条件下でパッドに噴霧され、氷の山が形成されます。季節的な気温が上昇すると、自然に脱塩された融解水が回収されます。この技術は、長期間の自然な氷点下条件に依存しています。^{[ 78 ]}

天候に左右されない、アレクサンダー・ザルチンが発明した別の凍結融解法では、海水を真空中で凍結させる。真空状態下で脱塩された氷は融解され、回収のために迂回され、塩が回収される。

電気透析は、電位を利用して塩を帯電した膜のペアを通して移動させ、交互に配置されたチャネルに塩を閉じ込めます。^{[ 79 ]}電気透析には、従来型電気透析や電気透析反転など、いくつかのバリエーションがあります。^{[ 2 ]}

電気透析は、海水から塩と炭酸を同時に除去することができる。 ^{[ 80 ]}予備的な見積もりでは、このような炭素除去のコストは、副産物として生成される脱塩水の販売によって、完全にではないにしても、大部分が賄えることが示唆されている。^{[ 81 ]}

微生物脱塩セルは、電気活性細菌を利用してその場で水の脱塩を行う生物学的電気化学システムであり、電気活性細菌の自然な陽極と陰極の勾配を利用して内部スーパーキャパシタを作り出します。^{[ 4 ]}

微生物脱塩セルの使用は、主要な脱塩プラントで使用するためのパイロットおよびテスト段階にあります。最初の実証サイトはスペインのデニアで開始され、MIDESプロジェクトと呼ばれています。このプロジェクトは、微生物脱塩セルを使用すると非常に低いエネルギー率が得られることを示しました。^{[ 82 ] [ 83 ]}

波力発電式海水淡水化システムは、一般的に機械的な波の動きを直接水力に変換して逆浸透を行います。^{[ 84 ]}このようなシステムは、電気への変換を避け、浸透圧を超える過剰な加圧を最小限に抑え、水力および波力発電コンポーネントを革新することで、効率を最大化し、コストを削減することを目指しています。^{[ 85 ]} そのようなアプローチの1つは、CETO ^{[ 86 ]}とOneka ^{[ 87 ]}が行っている波力発電アプローチである、水中ブイを使用した海水淡水化です。CETOは、2013年に西オーストラリアのガーデン島^{[ 88 ]}で、2015年にパース^{[ 89 ]}で波力発電式海水淡水化プラントの運転を開始しました。Onekaは、チリ、フロリダ、カリフォルニア、カリブ海に設置しています。^{[ 87 ]}

風力エネルギーは脱塩にも利用できます。波力発電と同様に、機械エネルギーを水力エネルギーに直接変換することで、逆浸透膜の動力源となる部品や損失を削減できます。^{[ 90 ]}風力発電は、熱式脱塩技術との連携も検討されています。^{[ 91 ]}

2024 年 4 月、^{[ 92 ]}研究者らは、熱泳動による脱塩の実験結果を発表した。熱拡散脱塩と呼ばれるこの技術では、塩水を流体の流れに直交する温度勾配にさらされたチャネルに通す。熱泳動により、物質はこの温度勾配の下を移動する。研究者らはその後、水をいくつかの部分に分け、チャネルを 3 回通過させた後、NaCl 濃度を 3.3% 低下させ、回収率 (脱塩ストリーム量と元の供給水量との比) を 12.5% に達成することができた。2025 年、研究者らは、以前に気体の熱拡散分離を強化することが示されたBurgers カスケード^{[ 93 ]を介して同じプロセスを実験的に実証した。 [ 94 ]} 2024 年の単一チャネル装置と同じ設置面積の装置で、濃度低下と回収率の改善を達成した。彼らは、このプロセスが高塩分濃度の塩水処理においてより効率的であることを特定し、塩水処理（最小限またはゼロの液体排出）や塩水からの資源回収における可能性を示唆した。

脱塩プロセスのエネルギー消費量は水の塩分濃度に依存します。汽水の脱塩は海水の脱塩よりもエネルギー消費量が少なくて済みます。^{[ 95 ]}

海水淡水化のエネルギー強度は改善され、現在では約3 kWh/m ³ (2018年) であり、 1970年の20～30 kWh/m ³から10分の1に減少しています。^{[ 8 ] : 24}これは、長距離輸送される他の淡水供給のエネルギー消費量と似ていますが、^{[ 96 ]} 0.2 kWh/m ³以下を使用する地元の淡水供給よりもはるかに高いです。 ^{[ 97 ]}

海水淡水化に必要な最小エネルギー消費量は約 1 kWh/m ³と決定されており、前処理ろ過と取水/排水ポンプは除外されています。^{[ 95 ] [ 98 ] [ 99 ]}逆浸透膜技術では 2 kWh/m ^{3未満[ 100 ]}が達成されており、1970 年代の逆浸透のエネルギー消費量が 16 kWh/m ³であったため、エネルギー削減の余地は限られています。^{[ 95 ]}

米国国内の水をすべて海水淡水化で供給すると、国内のエネルギー消費量が約10％増加し、これは家庭用冷蔵庫が消費するエネルギー量とほぼ同じである。^{[ 101 ]}国内消費量は、総水使用量のごく一部である。^{[ 102 ]}

注：「電気換算値」とは、一定量の熱エネルギーと適切なタービン発電機を用いて生成できる電気エネルギーの量を指します。これらの計算には、消費される物品の製造または改修に必要なエネルギーは含まれません。

海水淡水化はエネルギー消費量が多く、経済的・環境的なコストもかかるため、一般的には節水対策の最終手段として考えられてきた。しかし、価格の下落に伴い、この状況は変わりつつある。

コジェネレーションは、単一のプロセスから有用な熱エネルギーと電力を生成することです。コジェネレーションは、発電所が脱塩用のエネルギーを供給する統合型、または「デュアルパーパス」施設で、脱塩に使用可能な熱を提供できます。あるいは、施設のエネルギー生産を飲料水の生産（独立型施設）に特化したり、余剰エネルギーを生産して電力網に組み入れたりすることもできます。コジェネレーションにはさまざまな形態があり、理論的にはあらゆる形態のエネルギー生産を使用できます。しかし、現在および計画中のコジェネレーション脱塩プラントの大部分は、エネルギー源として化石燃料または原子力を使用しています。ほとんどのプラントは、限られた水資源を補うために石油資源を使用する中東または北アフリカにあります。デュアルパーパス施設の利点は、エネルギー消費の効率が高く、脱塩の実現可能性が高まることです。^{[ 104 ] [ 105 ]}

二重目的施設の現在のトレンドは、逆浸透脱塩からの透過水と熱脱塩からの蒸留水を混合するハイブリッド構成です。基本的に、2つ以上の脱塩プロセスが発電と組み合わされています。このような施設は、サウジアラビアのジェッダとヤンブーで実施されています。^{[ 106 ]}

米軍の典型的なスーパーキャリアーは、原子力を使って1日あたり1,500^立方メートル（40万米ガロン）の水を淡水化することができる。^{[ 107 ]}    

水利用の効率性を向上させる大きな可能性を秘めた地域では、節水と効率性の向上は依然として最も費用対効果の高いアプローチである。 ^{[ 108 ]}廃水再生は、通常は脱塩膜を使用するものの、塩水の脱塩に比べて多くの利点がある。^{[ 109 ]}都市の流出水や雨水の捕捉も^{、地下水の処理、回復}、涵養に利点をもたらす。^{[ 111 ]}

アメリカ南西部における海水淡水化の代替案として提案されているのは、石油タンカーを改造した水運搬船、またはパイプラインを用いて、水資源が豊富な地域から大量の水を商業的に輸入することである。このアイデアは、北米自由貿易協定（NAFTA）の主張の結果として政府が大量の水の輸出に貿易障壁を課したカナダでは政治的に不人気である。 ^{[ 112 ]}

カリフォルニア州水資源局とカリフォルニア州水資源管理委員会は、都市部の水道事業者が屋内での水使用効率基準を2023年までに1人あたり1日210リットル（55米ガロン）とし、2025年までに1日180リットル（47米ガロン）、2030年以降は1日160リットル（42米ガロン）に引き下げることを推奨する報告書を州議会に提出した。^{[ 113 ] [ 114 ] [ 115 ]}

米国では、冷却水取水構造物は環境保護庁（EPA）によって規制されています。これらの構造物は、海水淡水化施設の取水と同様に環境に影響を与える可能性があります。EPAによると、取水構造物は魚介類やその卵を工業システムに吸い込むことで、環境に悪影響を及ぼします。そこで、生物は熱、物理的ストレス、または化学物質によって死傷する可能性があります。より大きな生物は、取水構造物の前面にあるスクリーンに挟まれて死傷する可能性があります。^{[ 128 ]}これらの影響を軽減する代替取水タイプには、ビーチウェルがありますが、より多くのエネルギーとより高いコストが必要です。^{[ 129 ]}

クウィナナ海水淡水化プラントは、2007年にオーストラリアのパース市に開設されました。同プラントとクイーンズランド州のゴールドコースト海水淡水化プラント、シドニーのカーネル海水淡水化プラントでは、魚が逃げられるほど遅い0.1 m/s (0.33 ft/s)の速度で水が取水されています。同プラントは、 1日あたり約140,000 m ³ (4,900,000 cu ft)のきれいな水を供給しています。 ^{[ 130 ]}     

2025年、テキサス州コーパスクリスティは、環境と財政上の懸念をめぐる論争のため、大規模な海水淡水化プロジェクトを中止した。^{[ 131 ]}

脱塩プロセスでは、周囲温度よりも高い場合があり、大量の塩水が生成され、前処理および洗浄用化学物質の残留物、それらの反応副生成物、腐食による重金属（特に熱ベースのプラント）が含まれます。 ^{[ 132 ] [ 133 ]}化学的前処理と洗浄は、ほとんどの脱塩プラントで必要であり、通常、熱プラントでは生物付着、スケール、発泡、腐食の防止、膜プラントでは生物付着、浮遊物質、スケール堆積の防止が含まれます。^{[ 134 ]}

塩水を海に戻すことによる環境への影響を抑えるため、廃水処理場や発電所の排水など、海に流入する別の水流で希釈することができる。中規模から大規模の発電所や海水淡水化プラントの場合、発電所の冷却水流量は海水淡水化プラントのそれよりも数倍大きいため、混合水の塩分濃度は低下する。塩水を希釈する別の方法は、混合ゾーンで拡散器を介して混合することである。例えば、塩水を含んだパイプラインが海底に到達すると、パイプラインは多数の分岐に分かれ、それぞれが全長に沿って小さな穴から塩水を徐々に放出する。混合は、発電所や廃水処理場の希釈と組み合わせることができる。廃棄前に塩水を処理するため、ゼロ液体排出システムを採用することができる。^{[ 132 ] [ 135 ]}

最近の世界的な評価によると、脱塩プラントからの濃縮塩水の排出量は現在、生産される淡水の量を超えており、合計で約 1 億 4200 万 m ³ / 日に達しています。これらの結果は、海洋塩分濃度の上昇、生態系の破壊、脱塩拡大による環境負荷に対する懸念を高めています。^{[ 136 ]}

近年の研究では、脱塩プロセス中に導入されるマイクロプラスチックや化学物質残留物の影響について懸念が高まっている。前処理薬品、スケール防止剤、洗浄剤は、適切に管理されない場合、排水中の微量汚染物質の原因となる可能性がある。これらの影響は一般的に塩水関連の問題よりも小さいものの、環境モニタリングの強化とよりクリーンな前処理技術の導入の重要性を示している。^{[ 137 ]}

別の可能性としては、脱塩プラントを移動可能にすることで、一箇所に塩水が溜まるのを防ぐことができる。そのような移動式（船舶接続型）脱塩プラントがいくつか建設されている。^{[ 138 ] [ 139 ]}

塩水は海水よりも密度が高いため、海底に沈み、生態系に損害を与える可能性があります。塩水の噴出は時間の経過とともに濃度が薄まり、周囲の環境にほとんど、あるいは全く影響を与えないことが観察されています。しかし、研究によると、希釈は発生した深さによって誤解を招く可能性があることが示されています。夏に希釈が観察された場合、これは季節的な水温躍層現象によって濃縮された塩水が海底に沈むのを妨げていることが原因である可能性があります。これは海底上の水に混乱をもたらす可能性があります。脱塩プラントからの塩水の拡散は数キロメートル先まで到達し、遠く離れた生態系に損害を与える可能性があることが観察されています。適切な対策と環境調査を伴う慎重な再導入により、この問題を最小限に抑えることができます。^{[ 140 ] [ 141 ]}

深刻な水不足に起因して、中東における海水淡水化のエネルギー需要は2030年までに倍増すると予想されている。現在、このプロセスは主に化石燃料を使用しており、そのエネルギー源の95%以上を占めている。2023年には、海水淡水化はこの地域の住宅部門のエネルギーのほぼ半分を消費した。^{[ 142 ]}イスラエル、サウジアラビア、オマーン、クウェートで消費される飲料水の大部分は海水淡水化によって生産されている。^{[ 143 ] [ 144 ]}

プロセスの性質上、プラントは海岸線上またはその近くの約25 エーカー (10ヘクタール)の土地に設置する必要がある。 ^{[ 145 ]}内陸に建設されるプラントの場合、取水と排水を容易にするためにパイプを地中に敷設する必要がある。^{[ 145 ]}しかし、パイプが地中に敷設されると、近くの帯水層に漏れて汚染する可能性がある。^{[ 145 ]}環境リスクとは別に、特定のタイプの海水淡水化プラントで発生する騒音は大きい場合がある。^{[ 145 ]} 

海水淡水化は水からヨウ素を除去するため、ヨウ素欠乏症のリスクを高める可能性があります。イスラエルの研究者らは、海水淡水化とヨウ素欠乏症の間に関連性があると主張し、^{[ 146 ]ヨウ}素の少ない水に曝露された成人の間でヨウ素欠乏症が見られ、 [ ^{147 ]}その地域では飲料水に占める海水逆浸透（SWRO）の割合が増加していました。^{[ 148 ]}その後、淡水化された海水に依存している住民の間でヨウ素欠乏症の可能性が高いことを発見しました。^{[ 149 ]}

2017年、イスラエルの研究者らは、大量の脱塩水の使用と全国的なヨウ素欠乏症との関連性の可能性を示唆した。^{[ 150 ]}彼らは、イスラエルの一般人口におけるヨウ素欠乏症の負担が大きいことを発見した。学齢期の子供の62%と妊婦の85%がWHOの適正範囲を下回っている。^{[ 151 ]}また、国民のヨウ素摂取量が少ない理由として、ヨウ素が枯渇した脱塩水への全国的な依存、全国的な食塩ヨウ素添加プログラムの欠如、イスラエルにおける甲状腺薬の使用増加の報告を指摘した。 ^{[ 152 ]}調査が実施された年、脱塩プラントから生産される水の量は、イスラエルのすべてのニーズに供給される淡水量の約50%、家庭用および産業用ニーズに供給される水の約80%を占めている。^{[ 153 ]}

熱駆動型海水淡水化技術は、低温廃熱源との組み合わせが頻繁に提案されている。低温は多くの工業プロセスで必要とされるプロセス熱には適さないが、海水淡水化に必要な低温には理想的だからである。^{[ 59 ]}このような廃熱との組み合わせは、電気プロセスを改善することさえある。ディーゼル発電機は一般的に遠隔地で電力を供給している。エネルギー出力の約40～50%は、排気によってエンジンから排出される低品位の熱である。^{[ 59 ]}

膜蒸留システムなどの熱脱塩技術をディーゼルエンジンの排気に接続することで、この低品位の熱を脱塩に再利用できます。このシステムはディーゼル発電機を積極的に冷却し、効率を向上させて発電量を増加させます。これにより、エネルギー中立の脱塩ソリューションが実現します。例として、オランダのAquaver社が2014年3月にモルディブのGulhiにプラントを稼働させました。^{[ 154 ] [ 155 ]}

もともと海洋温度差エネルギー変換の研究から生まれた低温熱脱塩（LTTD）は、周囲温度でも低圧で水が沸騰する性質を利用しています。このシステムはポンプを使用して低圧・低温環境を作り出し、 2つの水塊の間で8～10 ℃（14～18 °F）の温度勾配で水が沸騰します。冷たい海水は最大600m （2,000フィート）の深さから供給されます。この水はコイルを通してポンプで送られ、水蒸気が凝縮されます。結果として得られる凝縮水は精製水です。LTTDは、発電所で利用可能な温度勾配を利用することができます。発電所では大量の温廃水が排出されるため、温度勾配を作り出すために必要なエネルギー投入量を削減できます。^{[ 156 ]}    

このアプローチを検証するために、米国と日本で実験が行われた。日本では、佐賀大学がスプレーフラッシュ蒸発システムをテストした。^{[ 157 ]}ハワイでは、国立エネルギー研究所が、表面水と水深約500m （1,600フィート）の水との間に20 ℃（36 °F）の温度差を利用して、淡水と電力を生成するオープンサイクルOTECプラントをテストした。LTTDは、2004年にインドの国立海洋技術研究所（NIOT）によって研究された。同研究所の最初のLTTDプラントは、2005年にラクシャドウィープ諸島のカバラッティに開設された。プラントの容量は1日あたり10万リットル（2万2000英ガロン、2万6000米ガロン）で、資本コストは5000万インドルピー（92万2000ユーロ）である。この植物は10～12 ℃（50～54 °F）の深層水を利用する。^{[ 158 ]}           

2007年、NIOTはチェンナイ沖に実験的な浮体式LTTDプラントを開設し、1日あたり1,000,000リットル（220,000英ガロン、260,000米ガロン）の処理能力を有した。2009年には、発電所の冷却水が利用可能な場所でLTTDの適用を実証するために、より小型のプラントが北チェンナイ火力発電所に設置された。^{[ 156 ] [ 159 ] [ 160 ]}     

2009年10月、ソルトワークス・テクノロジーズは、太陽熱やその他の熱を利用してイオン電流を発生させ、イオン交換膜を用いて水からすべてのナトリウムイオンと塩素イオンを除去するプロセスを発表した。 ^{[ 161 ]}

フロリダ州ジャクソンビルでは、Arctic Solarが率いるチームが、熱に反応する溶媒を使って水を引き込む太陽熱海水淡水化システムを設計した。Arctic Solarは次に、溶媒を加熱して生成された淡水から分離するための外部複合放物面集光器を設計した。同社は、ジョージア州にあるSouthern Companyの水研究保全センターでこのアイデアをテストする予定である。^{[ 162 ]}

海水温室は、太陽エネルギーで稼働する温室内の自然な蒸発と凝縮のプロセスを利用して、乾燥した沿岸地域で農作物を栽培する。

2022年、MITの研究者らは、イオン濃度分極（ICP）の複数段階とそれに続く電気透析の単一段階を用いる技術により、溶解塩と懸濁固形物の両方を除去できるフィルターレスのポータブル脱塩装置の開発に成功した。^{[ 163 ]}遠隔地や自然災害、軍事作戦などで非専門家が使用することを想定して設計されたこのプロトタイプは、スーツケースほどの大きさで、寸法^は42×33.5×19cm3 、重量は9.25kgである。^{[ 163 ]}  

このプロセスは完全に自動化されており、水が安全に飲める状態になったらユーザーに通知し、ボタン1つまたはスマートフォンアプリで制御できます。高圧ポンプを必要としないため、このプロセスはエネルギー効率が非常に高く、飲料水1リットルあたりわずか20ワット時しか消費しないため、一般的なポータブルソーラーパネルで稼働させることができます。低圧でのフィルターレス設計または交換可能なフィルターを使用することで、メンテナンスの必要性が大幅に軽減され、デバイス自体も自己洗浄されます。^{[ 164 ]}

しかし、この装置は毎分0.33リットル（毎時5.2ガロン）の飲料水しか生成できないという制限がある。^{[ 163 ]}また、特に濁度の高い水では、汚れが長期的な信頼性に影響を与えるという懸念もある。研究者たちは、将来的に製品を商品化することを目的として、効率と生産速度の向上に取り組んでいるが、現在の設計では高価な材料に依存していることが大きな制約となっている。^{[ 164 ]} 

吸着式脱塩（AD）は、シリカゲルなどの特定の材料の吸湿特性を利用している。^{[ 165 ]}

ハイドロゲルを用いた脱塩

この方法の考え方は、ヒドロゲルが水性塩溶液と接触すると、元のイオン組成とは異なるイオン組成の溶液を吸収して膨潤するという点にある。この溶液は、ふるいやマイクロろ過膜を用いてゲルから容易に絞り出すことができる。閉鎖系でのゲルの圧縮は塩濃度の変化をもたらすが、開放系での圧縮は、ゲルがバルクとイオンを交換している間にイオン数の変化をもたらす。^{[ 169 ]}

開放系および閉鎖系における圧縮と膨張の結果は、冷凍機の逆カルノーサイクルを模倣している。唯一の違いは、このサイクルでは熱の代わりに、低塩分濃度のバルクから高塩分濃度のバルクへ塩イオンが移動することである。カルノーサイクルと同様に、このサイクルは完全に可逆であるため、原理的には理想的な熱力学的効率で動作することができる。^{[ 169 ]}

この方法は浸透膜を使用しないため、逆浸透法と競合することができます。さらに、逆浸透とは異なり、この方法は原水の水質や季節変動の影響を受けず、任意の濃度の水を生成することができます。^{[ 169 ]}

再生可能エネルギーを海水淡水化プロセスに統合することは、従来の海水淡水化による高いエネルギー需要と環境負荷を軽減するための重要な戦略です。今日の海水淡水化プラントのほとんどは主に化石燃料で稼働していますが、太陽光、風力、地熱、波力を使用するものもあります。これらのシステムは、送電網へのアクセスが不足しているものの、再生可能資源が豊富な人口密度の低い遠隔地で特に魅力的です。^{[ 173 ]}