查理·帕頓（Charlie Paton）認(rèn)為：“世界并不缺水，只是它們存在錯(cuò)誤的地方，而且太咸。”所以，帕頓用了24年時(shí)間來(lái)研發(fā)海水淡化和溫室技術(shù)，以期來(lái)證明這一點(diǎn)。
▲圖1：Sundrop農(nóng)場(chǎng)的番茄如今占澳大利亞市場(chǎng)15%的份額，而且全部都是用海水淡化技術(shù)種植
2017年10月份，查理·帕頓(Charlie Paton)駕駛著隆隆作響的卡車(chē)，隨著看似沒(méi)有盡頭的車(chē)隊(duì)駛過(guò)干燥的索馬里蘭西北平原。每輛卡車(chē)上都堆滿(mǎn)了裝著糧食的集裝箱，總共47000噸，作為糧食援助分發(fā)給索馬里和埃塞俄比亞。帕頓諷刺地說(shuō)，如今正是該地區(qū)的收獲季節(jié)，然而這些卡車(chē)運(yùn)送來(lái)的大量谷物，肯定會(huì)影響當(dāng)?shù)厣a(chǎn)者的微薄生意。帕頓回憶稱(chēng)：“突然之間，這個(gè)地方似乎堆滿(mǎn)了食物。當(dāng)可以免費(fèi)獲得糧食時(shí)，誰(shuí)還會(huì)從當(dāng)?shù)剞r(nóng)民那里買(mǎi)食物呢?”
在干旱和饑荒肆虐的非洲之角，大量的糧食援助十分常見(jiàn)。僅今年一年，聯(lián)合國(guó)就呼吁為索馬里提供16億美元的援助，這一事實(shí)讓帕頓感到不安。他說(shuō):“這16億美元可能會(huì)讓這個(gè)地方實(shí)現(xiàn)自給自足，不僅僅是在2018年，而是永遠(yuǎn)?！彼J(rèn)為他的發(fā)明可以幫助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。帕頓是Seawater Greenhouse公司的創(chuàng)始人，該公司將兩種豐富的資源——陽(yáng)光和海水轉(zhuǎn)化為淡水，用于在干旱的沿海地區(qū)(如非洲之角)種植農(nóng)作物。
這一地區(qū)遭受旱災(zāi)的景象，并不能完全激發(fā)人們對(duì)繁榮農(nóng)業(yè)的憧憬。但是，帕頓卻有不同的看法，他表示：“世界并不缺水，只是它們存在錯(cuò)誤的地方，而且太咸。”在靠近索馬里海岸線占地25公頃的沙漠地帶，帕頓正建造該地區(qū)第一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的耐旱溫室。利用太陽(yáng)能從海岸線抽取海水，并在現(xiàn)場(chǎng)脫鹽，提取淡水來(lái)灌溉植物，同時(shí)利用水蒸汽保持溫室內(nèi)部冷卻和濕潤(rùn)。
今年1月份，也就是帕頓的項(xiàng)目推出不到一年時(shí)間，這片看似沒(méi)有任何生機(jī)的沙漠卻變成了綠洲，首次收獲了萵苣、黃瓜和西紅柿。帕頓說(shuō)：“這個(gè)想法太簡(jiǎn)單了，幾乎人人都能想到。人們會(huì)說(shuō)：‘如果這能起作用的話，以前早就該有人做過(guò)?！?/p>
這種態(tài)度的盛行也許可以解釋為什么帕頓的發(fā)明是非洲之角的第一個(gè)此類(lèi)發(fā)明，以及在那里投資為何存在巨大挑戰(zhàn)。與“非洲之角”的非政府組織“畜牧與環(huán)境網(wǎng)絡(luò)”(NGO Pastoral and Environmental Network)合作的阿姆塞爾·什博（Amsale Shibeshi）說(shuō)：“主要的問(wèn)題是干旱，索馬里在2016年和2017年就遭遇嚴(yán)重缺水。”
盡管索馬里蘭自上世紀(jì)90年代以來(lái)始終保持著相對(duì)和平，但在鄰國(guó)索馬里，干旱加劇了持續(xù)的饑荒，這是疾病爆發(fā)和政治不穩(wěn)定的根源，而激進(jìn)的原教旨主義組織“青年黨”在那里仍有巨大影響力。如今，只有少部分索馬里土地被開(kāi)墾，半數(shù)人口的糧食安全無(wú)法保證。大米、高梁、糖和食用油等援助物資被定期送來(lái)。索馬里蘭依賴(lài)于這些援助的程度要比索馬里低些，在過(guò)去的好年月里，其牧民可生產(chǎn)大量的肉類(lèi)和牲畜奶，但是它仍然需要從鄰國(guó)進(jìn)口大部分的水果和蔬菜。
帕頓表示：“這里是世界水不安全的中心，進(jìn)而使它成為糧食不安全的中心。但如果我們能在這里解決這些問(wèn)題，那將是個(gè)巨大成就，因?yàn)樗粌H僅在索馬里蘭生效，也將在索馬里、厄立特里亞、蘇丹、馬里以及毛里塔尼亞發(fā)揮作用?！?/p>
▲圖2：Seawater Greenhouse公司創(chuàng)始人查理·帕頓(Charlie Paton)在阿布扎比和澳大利亞建造了沙漠溫室，現(xiàn)在他正接受最大的挑戰(zhàn)
2018年2月，在位于倫敦郊區(qū)的辦公室里，一位身材瘦長(zhǎng)、有著一頭濃密銀發(fā)頭、藍(lán)眼睛的人打開(kāi)了前門(mén)。左邊是個(gè)車(chē)庫(kù)，充滿(mǎn)金屬和木頭的實(shí)驗(yàn)車(chē)間，他和兒子在為更溫暖的國(guó)家設(shè)計(jì)溫室。帕頓的兩位年輕同事——卡爾·弗萊徹(Karl Fletcher)和克里斯·羅瑟拉(Chris Rothera)則在樓上明亮、整潔、通風(fēng)房間里敲著鍵盤(pán)，這里看上去更像個(gè)時(shí)髦的咖啡店，而不是崎嶇不平的“沙漠溫室”誕生之地。
在這棟建筑里，帕頓已經(jīng)開(kāi)發(fā)了20多年“沙漠溫室”的概念，他的想法有著不同尋常的起源。在學(xué)校期間，他既不參加體育運(yùn)動(dòng)，也不善于學(xué)術(shù)，而是與誦讀困難作斗爭(zhēng)。帕頓說(shuō)：“如果無(wú)法適應(yīng)，你就要嘗試反抗?！彼谝粡堥L(zhǎng)桌旁的椅子上，用格子紙板做裝飾，這種紙板是他用來(lái)將淡水蒸汽過(guò)濾到溫室里的設(shè)備。
16歲時(shí)，帕頓就輟學(xué)了，后來(lái)在劇院里找到了一個(gè)意想不到的避難所，他在London Festival Ballet充當(dāng)舞臺(tái)電子技師，并獲得第一份工作。這成為帕頓劇院照明設(shè)計(jì)事業(yè)的跳板，許多年后，這也激發(fā)了他的好奇心，讓他產(chǎn)生完全不同的感覺(jué)：光和熱對(duì)植物的影響。帕頓說(shuō)：“正是光合作用和蒸騰作用之間的沖突，成為這個(gè)想法的核心?！?/p>
帕頓開(kāi)始思考一個(gè)古老的難題：陽(yáng)光對(duì)光合作用和作物生長(zhǎng)至關(guān)重要，但隨之而來(lái)的熱量則使植物蒸發(fā)并失去水分。在干旱的地方，無(wú)邊的陽(yáng)光帶來(lái)的好處被極端的炎熱和干燥所抵消，這意味著農(nóng)業(yè)用水即使再多，也沒(méi)有任何意義。
帕頓開(kāi)始著手一項(xiàng)發(fā)明，它可以利用沙漠豐富的陽(yáng)光，同時(shí)為植物創(chuàng)造淡水豐富的棲息地。他認(rèn)為這是可行的。但是沒(méi)有測(cè)試，很難確定結(jié)果。帕頓問(wèn)他的同事菲利普·戴維斯(Philip Davies)，后者是一位在氣候建模方面非常有經(jīng)驗(yàn)的機(jī)械工程師，實(shí)際上也在研究溫室。戴維斯觀察了溫度、濕度和空氣速度等因素，在加那利群島（Canary Islands）建造Tenerife系統(tǒng)作為例證，這里幾十年來(lái)降雨量較低，并受到抽取地下水的嚴(yán)重影響。
測(cè)試是令人鼓舞的，帕頓的Tenerife原型在1994年建成，成為他的公司Light Works的基礎(chǔ)，該公司是Seawater Greenhouse公司的前身。這種結(jié)構(gòu)的雙層玻璃纖維屋頂可透射陽(yáng)光，但能夠吸收熱量，并將其通過(guò)管道輸送到建筑后部的隔間里。在那里，熱量被用來(lái)從海水中提取淡水以進(jìn)行灌溉。其余的水分則被繼續(xù)蒸發(fā)，并被風(fēng)扇吸進(jìn)越來(lái)越大的空間，冷卻和濕潤(rùn)植物，減少蒸騰作用。
帕頓計(jì)算出，在溫室附近的每平方米作物每天需要8升水來(lái)抵消蒸騰帶來(lái)的損失。但在溫室內(nèi)部，每天每平方米的用水量?jī)H接近一升，而且收成也越來(lái)越好。
2000年時(shí)，Seawater Greenhouse公司在阿布扎比啟動(dòng)了另一個(gè)項(xiàng)目，2004年又在阿曼建立了新項(xiàng)目。如今，這些項(xiàng)目主要用于學(xué)術(shù)研究。但后來(lái)，帕頓的想法引起了商人菲利普·索姆韋伯(Philipp Saumweber)的注意，他曾是高盛的投資銀行家，后來(lái)進(jìn)入農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展。2010年時(shí)他們聯(lián)合起來(lái)，進(jìn)軍南澳大利亞的沙漠地區(qū)，開(kāi)始了該公司的首次公開(kāi)商業(yè)冒險(xiǎn)。
在奧古斯塔港附近，他們建造了巨大的太陽(yáng)能發(fā)電廠，設(shè)計(jì)用來(lái)制造足夠的熱量，每天從從南大洋吹來(lái)的海水中蒸發(fā)數(shù)千升淡水。但是，在對(duì)該項(xiàng)目的精確目標(biāo)產(chǎn)生分歧之后，帕頓最終與索姆韋伯分道揚(yáng)鑣，后者現(xiàn)在在Sundrop農(nóng)場(chǎng)的贊助下經(jīng)營(yíng)該項(xiàng)目。溫室面積已經(jīng)擴(kuò)大到20公頃，占澳大利亞番茄市場(chǎng)15%的份額。
在英國(guó)的索馬里人注意到這個(gè)項(xiàng)目取得的巨大成功。但當(dāng)他們問(wèn)帕頓是否可以把它帶到非洲之角時(shí)，這位設(shè)計(jì)師猶豫了，承認(rèn)這樣做代價(jià)太高。巨大的太陽(yáng)能工廠和龐大的勞動(dòng)力使澳大利亞的項(xiàng)目無(wú)法在非洲之角復(fù)制，因?yàn)槟抢锃h(huán)境更加嚴(yán)酷，且不夠安全。但帕頓表示：“后來(lái)我又回到了畫(huà)板上，意識(shí)到或許有這種可能。只要我把它做得很簡(jiǎn)單，就把它從基礎(chǔ)上剝離出來(lái)?！?/p>
▲圖3：菲利普·索姆韋伯(Philipp Saumweber)和Sundrop農(nóng)場(chǎng)出產(chǎn)的沙漠番茄
帕頓、羅瑟拉以及弗萊徹在2017年初開(kāi)始在索馬里蘭工作，并獲得英國(guó)技術(shù)戰(zhàn)略委員會(huì)的“創(chuàng)新英國(guó)”項(xiàng)目518000英鎊資金支持。這不是一件容易的事。作為他們前往幫忙的條件，該團(tuán)隊(duì)必須由武裝警衛(wèi)護(hù)送。在某一時(shí)刻，猛烈的沙漠風(fēng)變得如此炎熱，以至于他們不得不完全停止施工。但最終，他們開(kāi)始在索馬里蘭政府租用的土地上建造房屋，那里離波光閃爍的亞丁灣只有200米遠(yuǎn)。而亞丁灣有豐富的咸水資源。
這個(gè)地方相當(dāng)完美，但是購(gòu)買(mǎi)其他所有東西幾乎都存在巨大的挑戰(zhàn)。溫室必須足夠便宜，并且能夠承受42攝氏度的高溫和灼熱的沙漠風(fēng)侵襲。對(duì)于戴維斯來(lái)說(shuō)，這些條件使他的生活變得極其艱難。他說(shuō)：“溫室系統(tǒng)已經(jīng)被剝離至只剩骨架了。而隨著設(shè)計(jì)變得更簡(jiǎn)單，建模實(shí)際上變得更具挑戰(zhàn)性?！?/p>
戴維斯與數(shù)學(xué)家索托斯·格納拉里斯（Sotos Generalis）和Takeshi Akinaga合作建立了一種氣候模型，模擬作物生長(zhǎng)的理想條件。他們考慮了當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)風(fēng)速和風(fēng)向、方位、濕度、太陽(yáng)輻射、氣溫和地面溫度衛(wèi)星讀數(shù)的區(qū)域數(shù)據(jù)，結(jié)果給出帕頓所稱(chēng)的“成年貝都因帳篷”，一個(gè)由太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)、占地1公頃的溫室，它由輕質(zhì)的、有光選擇性的遮光罩組成，反射熱的紅外線來(lái)保護(hù)下面的植物。根據(jù)該模型，帕頓決定利用沙漠盛行的夏季和冬季風(fēng)，幫助水蒸汽通過(guò)內(nèi)部空間，而不是使用標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)扇，這將使成本增加一倍。
▲圖4：每天，Sundrop農(nóng)場(chǎng)將100萬(wàn)升海水轉(zhuǎn)化為淡水，然后用這些水來(lái)種植食物
在帳篷的每一端，研究小組用多孔的、有彈性的硬紙板做了一堵1.5米長(zhǎng)的墻，它被設(shè)計(jì)成定期浸泡在從海灘上泵入的海水中。當(dāng)炎熱干燥的沙漠風(fēng)從墻上吹拂時(shí)，它們蒸發(fā)了淡水，并將蒸發(fā)的水蒸氣吹入作物生長(zhǎng)的空間中，從而冷卻和濕潤(rùn)內(nèi)部。結(jié)果是，作物的蒸騰速率每天只損失1到2升水，而在室外則損失了15升。
太陽(yáng)能海水淡化機(jī)為灌溉提供淡水。帕頓說(shuō)：“它與洗衣機(jī)大小相當(dāng)，成本約6000英鎊，是非洲之角的第一臺(tái)類(lèi)似設(shè)備。這真夠瘋狂的!”在處理的每升海水中，30%被轉(zhuǎn)化為淡水。剩下的超咸鹽水在托盤(pán)中蒸發(fā)，留下一層鹽，這是該設(shè)施的第一個(gè)產(chǎn)品，在索馬里蘭和埃塞俄比亞銷(xiāo)售。這是為了避免像大多數(shù)海水淡化廠那樣，將未使用的鹽水放回大海，導(dǎo)致生態(tài)破壞。
前方還有很多障礙。Seawater Greenhouse公司仍在研究如何向當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)供應(yīng)蔬菜，帕頓表示，與澳大利亞的項(xiàng)目相比，非洲之角工廠每平方米的產(chǎn)量可能只有一半。他遇到了許多學(xué)者的質(zhì)疑，他們擔(dān)心海水溫室內(nèi)的高濕度環(huán)境甚至?xí)?duì)農(nóng)作物造成損害。其他人對(duì)該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)有效性持懷疑態(tài)度。
澳大利亞Maquarie大學(xué)管理學(xué)教授、作家約翰·馬修斯（John Mathews）說(shuō)：“這屬于一種替代技術(shù)的時(shí)代和心態(tài)，而封閉環(huán)境農(nóng)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入大企業(yè)投資階段和大規(guī)模城市新鮮蔬菜供應(yīng)階段。這是催生成功企業(yè)和避免破產(chǎn)的關(guān)鍵，也是海水溫室概念從未解決的問(wèn)題?！?/p>
馬修斯還指出，帕頓的想法和世界范圍內(nèi)大型農(nóng)業(yè)科技企業(yè)之間存在商業(yè)鴻溝，特別是那些為城市人口提供大量食物的企業(yè)。但帕頓并不認(rèn)為自己在與像Sundrop Farms這樣的公司競(jìng)爭(zhēng)。更確切地說(shuō)，他似乎受到了在曾經(jīng)被認(rèn)為不可能的地方實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)自給自足的挑戰(zhàn)。此外，他還想把規(guī)模擴(kuò)大的任務(wù)交給當(dāng)?shù)啬翀?chǎng)主，他們占索馬里人口的55%至60%。帕頓說(shuō)：“我相信，隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，產(chǎn)量、質(zhì)量和盈利能力都會(huì)提高。為此，在有了一個(gè)功能齊全的設(shè)施后，我的主要關(guān)注點(diǎn)是擴(kuò)大規(guī)模和培訓(xùn)?！?/p>
今年，帕頓計(jì)劃建立一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)中心，教當(dāng)?shù)剞r(nóng)民如何種植溫室蔬菜。該結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計(jì)將使農(nóng)民能夠利用他們自己的土地，目標(biāo)是打造聯(lián)系全國(guó)的抗旱農(nóng)場(chǎng)。什博表示：“令人興奮的是，它可以沿著我們漫長(zhǎng)的紅海海岸線一路建下去，為干旱的牧區(qū)帶來(lái)新的收入來(lái)源。如果你有溫室，你就不用擔(dān)心會(huì)不會(huì)下雨。”
帕頓也對(duì)其發(fā)明的長(zhǎng)期恢復(fù)生態(tài)效應(yīng)感興趣。戴維斯的模型預(yù)測(cè)，溫室的降溫和增濕效應(yīng)會(huì)滲透到周?chē)沫h(huán)境中，他說(shuō):“你可以看到溫室里會(huì)冒出一股冷空氣?！庇捎谠摰貐^(qū)并非一直都是貧瘠的，帕頓認(rèn)為溫室可以幫助部分土地重新生長(zhǎng)出自然植被，以抵消過(guò)度放牧和干旱的影響。他稱(chēng)：“我相信，20年后，這里將會(huì)有足夠的植被來(lái)接替溫室的工作，因?yàn)樗鼈儎?chuàng)造了陰涼和共享的濕度，進(jìn)而改變了氣候?！币?yàn)橹参锔綦x碳，這對(duì)減輕氣候變化的影響也有更廣泛的影響?！?/p>
一個(gè)由海水驅(qū)動(dòng)的溫室（更不用說(shuō)在沙漠中重新植樹(shù)造林的想法）對(duì)于某些組織來(lái)說(shuō)仍然太危險(xiǎn)了，比如英國(guó)國(guó)際發(fā)展部多次拒絕了帕頓的資助申請(qǐng)。但對(duì)他的懷疑者來(lái)說(shuō)，帕頓給出了一個(gè)粗略的計(jì)算。他估計(jì)，為索馬里提供的16億美元援助目標(biāo)，足以在該地區(qū)建成占地1.6萬(wàn)公頃的海水溫室，這將支持每年產(chǎn)出480萬(wàn)噸的新鮮農(nóng)產(chǎn)品。
許多人可能認(rèn)為這是個(gè)白日夢(mèng)，但帕頓卻對(duì)他的工作深信不疑。他解釋稱(chēng)：“你聽(tīng)說(shuō)過(guò)舍基定理(Shirky Principle)嗎？這些機(jī)構(gòu)的存在是為了保存他們有解決方案的問(wèn)題。把食物送到饑餓的國(guó)家是一種本能的反應(yīng)。我們已經(jīng)向索馬里和埃塞俄比亞運(yùn)送了多少物資，產(chǎn)生了什么樣的影響？如果其中有些人道主義援助可以用來(lái)鼓勵(lì)自給自足，那么每個(gè)人都會(huì)成為贏家。”
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