渡轮沿着旧金山湾犁，尾巴尾盐，沙子和污泥，并进一步污染了约翰·韦尔利打算变成饮用水。但是，湾区首席执行官的威尔士在新的能源撇去海水淡化系统上工作，并不扰动。
“看看这个入口的颜色，”他说，指着一根管子，将棕色液体注入一个家庭火炉大小的设备中。在那里，通过一个被称为正向渗透的过程，该公司开发了一种新的解决方案，将水分子拉过膜，留下盐和杂质。
当施加低温热量时，生物工程溶液就像油状物一样，允许清洁水被虹吸。
韦尔比斯说，这种方法使用少于四分之一的标准脱盐所需的电力所需的电力，使技术更容易运行可再生能力。他的公司，特雷维系统，最近赢得了国际低能量海水淡化竞争，并在阿拉伯联合酋长国建造飞行员太阳能厂。
随着世界水需求上升和极端干旱，就像现在抓住加利福尼亚州的最常见和普遍存在的气候温暖，从海洋和其他咸源吸引淡水将越来越重要。
“最终，我们必须培养新的水源，”加州伯克利大学民用和环境工程教授和作者的作者David Sedlak说水4.0：世界上最重要的资源的过去，现在和未来。海水淡化，以及废水回收和捕获和储存雨水，将是“三个主要支柱”，他说，取代“将来会变得不那么可靠的水供应量”。“
海水淡化、废水回收和雨水收集是未来水系统的三大支柱。
然而，海水淡化是昂贵的，能源密集型的，并可能破坏海洋生态系统。此外，虽然如今海水占淡化水的60%，但赛德拉克和其他人表示，淡化低盐的微咸水，并使用这种技术来回收废水，更实际、更可持续。因此，世界各地的公司都在研究新技术，以降低海水淡化成本，减少对环境的影响，并扩大其应用范围。
除了从海水中除去盐，Trevi的技术还可以经济清洁咸水地下水，工业流出物和其他形式的液体废物。包括脱盐的下水道水来充电地下水含水层，这将很快开始为大型做南加州的城市供水区。
“这是我们特别感兴趣的地方——我们可以使用非常非常脏的水，”韦伯利说。“你真正应该做的是，让我们从再利用中挤出所有能挤出的东西，然后开始讨论其他选择。”
据该局称，超过17,000名海水淡化厂现已在全球150个国家开展运营，该容量将近2020年的容量。2014年联合国世界水域发展报告。据此，海水淡化每天生产210亿加仑的水国际海水淡化协会为中东和澳大利亚等干旱地区提供了重要的水源。主要的海水淡化设施正在兴建中中国那智利,和其他地方。
然而，当前的标准技术，反渗透——高压泵迫使水通过半透膜排除盐和杂质——消耗了大量的能源，对环境造成了巨大的影响。这些影响包括对水生生态系统的破坏，如在吸收水的同时吸进鱼卵;使用刺激性化学物质清洗薄膜;将大量高盐液体盐水释放回水中。成本各不相同，但反渗透淡化海水的最低价格约为每英亩英尺750美元(325851加仑)——是地下水平均成本的两倍多。
在美国，水资源匮乏的加州在水资源创新和需求方面都处于领先地位。
全球的工程师和企业家现在正在尝试设计更环保的海水淡化。有些人发明了传统反渗透的新替代品。其中：以色列，其对脱盐水的依赖已经使其成为该过程的世界领导者，并出现了几种最先进的技术，包括由Desalitech开发的新型“半批量”反渗透过程缩小能量和盐水，以及由此产生的无化学“植物”IDE技术;新加坡和德国的Memsys正在研究混合热膜技术，其能节能足以在太阳能上运行。
在美国，水束缚的加利福尼亚州，引领着创新和需求。西半球最大的海水淡化厂，在圣地亚哥附近建造的10亿美元最先进的反渗透性设施，设定为2016年初为300,000家居民提供5400万加仑。西海岸至少有15个其他海水淡化厂目前在一些规划阶段，并且一些小的人已经运作了。
但居民对化学用途等费用和环境影响的担忧减缓了甚至停止了一些最近的项目。
“海水淡化是加利福尼亚州的一个非常热门的按钮问题 - 很多人反对它，”亚伦曼德尔，联合创始人和主席水fx.。
曼德尔希望通过他的公司利用大型抛物面镜收集和集中太阳能的新工艺来消除这些担忧。在这个太阳能蒸馏器中，纯水蒸发，而固体留在后面。该系统目前正在加州农业中心谷的一个水区进行测试，以清理被土壤中浸出的盐污染的灌溉径流。这次示威活动现在每天生产大约14000加仑的淡水，这对今年没有从联邦分配中得到水的当地农民来说是一个好消息。该公司计划明年初将产量扩大到每天200万加仑。
“我们正在解决水问题的两侧 - 处置和重用，”一位企业家说。
曼德尔指出，他的盐副产品是干燥的，可以为有用的化学品开采，而不是用危险的盐水缠绕丢弃的危险盐水。更重要的是，水域和农场否则必须落下土地，失去收入，以处理现在被回收为农作物的新水域的咸水污水。
“我们看到有机会拿出一些花费很多钱作为废品的东西，并将其变成价值的东西，”他说。“实质上，我们正在解决水问题的两侧......处理和重复使用。
曼德尔说:“我们面临的最大挑战之一是，很多农业企业仍然在祈求下雨。很多农民确实依赖这些季节性的水循环。因此，让人们从不同的角度看待气候变化，而不仅仅是季节性干旱无疑是一个挑战。”
Lawrence Livermore国家实验室和斯坦福大学的研究人员正在使用多孔碳气体电极的新脱盐方法。他们称之为的系统流过电极电容淡化或FTE-CD电气去除盐。虽然仍处于早期阶段，但其开发人员表示，该技术需要很少的设备或能量，并且系统可以扩展以适应任何需求：从便携式个人设备到城市水处理。
“在加利福尼亚如此的地方，在大量的咸水地下水，FTE-CD可以提供比海水淡化的潜在更低的成本，”劳伦斯利弗尔的物理化学家联合开发商Michael Stadermann说。“对于脱盐咸水，我们预测，这种方法可能比反渗透效率更高五倍。”
在英国、沙特阿拉伯、韩国和其他地方的实验室里，最热门的新技术之一是单原子厚的穿孔石墨烯膜，它可以将反渗透淡化的成本降低到目前的一小部分。这种薄膜由麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)开发，其孔隙可以通过调整来优化渗透性。目前的难题是如何大量生产这种材料。
在可预见的未来，反渗透可能仍然是首选的海水淡化。
对于城市用水需求，即使那些致力于替代方法的人也表示，在可预见的未来，反渗透(RO)可能仍将是首选。
“你可以谈论一些其他的技术,我在其中的一些工作,“梅纳以利米勒说,耶鲁大学环境与化学工程教授,耶鲁大学的环境工程项目主任,“但如果你需要产生水的饮用水供应,我仍然认为罗是黄金标准”。
Elimelech表示，近年来，反渗透已经变得更加节能，现在近最大。尽管如此，他和他人仍然试图通过改善膜来进一步提高。最大的问题之一是污垢 - 在膜上随着时间的推移而生物膜，使泵变得更加努力地迫使水。empelech正在使用纳米技术来制造抗菌膜。
再循环能量的新方法也将通过膜泵送水所需的电力。制造商能量回收公司。估计，它的活塞式压力交换机安装在新的San Diego-Cair Eftersmosis植物中，每年将节省115千瓦的电力 - 相当于将超过45,000吨的气候升温二氧化碳从空气中脱离。
即便如此，新工厂生产的脱盐水将花费大约2,000美元的海米达2,000英亩的水域 - 从科罗拉多河和圣Joaquin河三角洲发运的淡水支付的两倍。然而，这些来源越来越不可靠，越来越不可靠，留下了一个县的居民，缺乏水资源，以觉得它们有很少的其他选择。
世界各地的大部分可能有一天可能会感到同样的捏，在炎热的未来制作防旱水供应。但是，对于现在，许多专家说，虽然新兴技术正在制作脱盐，但经济和环境成本仍然太高。
“有能力最小化，在某些情况下消除了一些环境影响，”水计划总监Heather Cooley说太平洋研究所是，加利福尼亚州奥克兰的非营利性研究组织。例如，埋入水摄入量，保持海洋生物，扩散器可以将盐水稀释到更安全的水平。至于“其他环境影响：能源使用和由此产生的温室气体排放”，Cooley表示，技术进步都降低，但问题仍然存在，“还有其他替代方案吗？”