日本東京科學大學(Institute of Science Tokyo)研究團隊近期發表突破性研究成果,運用液態錫直接接觸蒸餾結合真空脫氣技術,成功從海水淡化廠排放的高濃度廢鹵水中,同時回收淡水與高純度鎂資源。該技術由工學院博士研究生堀川虎之介與零碳能源研究所副教授近藤雅敏共同開發,成果已於2026年7月31日發表於國際期刊《Desalination》。
在實驗流程中,團隊將8克左右的錫在573至673 K(約300至400°C)下熔融,並以每分鐘0.1毫升的速率將人造鹵水導入液面。水蒸發後可作為蒸餾水回收,而鎂、鈉、鈣、鉀等元素則被液態金屬吸收。後續在約10⁻³ Pa的高真空環境下升溫至973 K(約700°C),成功將氯、硫等非金屬雜質以HCl、Cl₂、SO₂、H₂S等氣體形式排出,去除率達59至67%。
降溫過程中,溶解度下降使鎂元素以MgO為主晶相析出,回收沉澱物中的鎂濃度達原始鹵水的280倍,Mg/Na比更提升約5,300倍,鎂回收率超過99%。概念設計估算,真空脫氣所需電力約為每公斤鎂1.7 kWh;若以15米直徑太陽聚光器驅動,於埃及等陽光充足地區每日可產970公斤淡水與2.8公斤鎂,展現「不開挖即採礦」的新型資源循環模式。
本事件本質為純粹的科學突破與工程技術創新,並非地緣政治角力或企業壟斷爭議,因此本段將聚焦於該技術的歷史演進脈絡、技術原理架構與深層結構性誘發成因,避免生硬套用利益衝突框架。
海水淡化技術的歷史可追溯至20世紀中葉,但長期以來業界僅將「製水」視為核心目標,廢鹵水(濃縮海水)的處理則長期處於產業鏈邊緣。全球每年約產出50兆公升的淡化廢鹵水,體量甚至超過淡化廠本身所產的淡水總量,但這些富含鎂、鈉、鉀等戰略金屬的液態廢棄物,絕大多數以稀釋後排回大海的方式處理,構成嚴重的資源浪費與海洋生態隱憂。
傳統的鎂回收方法主要依賴「化學沉澱法」,需大量添加石灰、氫氧化鈉等鹼性化學藥劑,不僅能耗高昂,更會產生大量二次污泥。相較之下,東京科學大學團隊提出的「液態錫直接接觸蒸餾」技術,巧妙利用了錫在300至400°C仍維持液態、且對水蒸氣與金屬離子具選擇性吸收的物理特性。這條技術路徑的演化脈絡可追溯至2020年前後金屬液態電池與核融合液態冷卻劑的研究,而團隊2024至2026年間的系列論文,則逐步將該原理從「分離水與鹽」推進至「分離鎂與鈉」的精密冶金層次。
從深層結構性成因觀察,地球上的鎂金屬主要以白雲石、菱鎂礦、鹵水等形式存在,目前全球年產量約110萬公噸,其中約85%來自中國(陝西、山西一帶的皮江法煉鎂),其製程的高碳排與高能耗早已受到歐美關稅與碳邊境調整機制(CBAM)的壓力。日本作為鎂資源幾乎100%依賴進口的高度脆弱經濟體,其學術界積極投入替代煉鎂技術,背後實則蘊含深厚的「關鍵資源自主戰略」結構性動機,也使本技術的戰略意義遠超單純的學術突破。
比對1970年代逆滲透(RO)膜技術從實驗室走向中東大規模商用化的歷史軌跡——當時亦歷經約15年的工程瓶頸、膜材成本下降與能源價格飆漲三重驅動——本技術的成熟路徑將高度取決於離子分離效率、太陽能聚光成本與全球碳定價機制三大變數。以下為三種未來情境推演:
面對這項具備典範轉移潛力的資源循環技術,建議各界採取以下分層行動策略:
01 起因觸發:全球年產50兆公升淡化廢鹵水資源閒置,加上傳統煉鎂碳排壓力升高,促使東京科學大學團隊投入液態錫替代製程研究
02 一階傳導:海水淡化廠、熱蒸餾設備商、太陽能聚光器業者面臨新增「資源回收模組」商機與製程改造壓力
03 二階擴散:全球鎂金屬市場(年產約110萬公噸、中國占85%)的供應結構出現替代來源,衝擊皮江法煉鎂產業鏈與相關碳稅成本計算
04 宏觀終局:長期將推動「水—能源—資源」三元耦合的循環經濟典範成形,乾旱地區國家獲得兼具淡水安全與關鍵金屬自主的雙重戰略紅利
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