随着全球人口不断增长，水、土地和矿产等自然资源的稀缺性日益突出。在能源生产和消费领域，能否以更加高效的方式利用这些自然资源，对于能源行业的可持续发展而言至关重要。
根据BP公司资助的、由世界15所顶尖大学参与的“能源可持续性挑战”研究成果显示，全球层面的实物稀缺性很少成为限制性因素，但自然资源局限性的地区差异非常大。这正有力地影响着能源生产和利用的模式。
举例来说，中国的人均水资源仅为世界平均水平的1/4，并且分布极不均匀。中国政府向来重视水资源问题，严格设置了2030年工业用水目标。但如果在“一切照旧”的技术情景下，保守估计，这个目标也将在2020年前就被突破。因此，水电和煤化工等水资源密集型行业必须未雨绸缪，提前做出改变。
可喜的是，研究发现，更好的技术选择能够改变现状。以发电过程中的冷却装置用水量为例，目前发电过程中的冷却用水量占全球淡水取水总量的10%左右。在“一切照旧”的技术情景下，即使不考虑加装碳捕获和封存系统的潜在影响，到2030年，这部分用水量也将增长近50%。但如果所有新建电厂都采取用循环冷却系统取代直流冷却系统等措施，即使加装碳捕获和封存系统，也能减少用水量达30%。
仅就水资源的高效利用来说，技术改进的方向可以概括为“4个R”。第一个是“替代”（Replacement），即用咸水、半咸水或者是废水来替代淡水资源；第二个是“再利用”（Reuse），即同样的水在多个流程中实现多次利用；第三个是“循环”（Recycling），即将已经污染的废水重新治理再利用；最后则是“地区责任”（Regional responsibility），即以全局视野科学规划产业布局等，挖掘产业间高效利用水资源的潜力。
传统的油气开采需要使用大量的水资源，但不一定必须使用淡水。中东地区和海上油田通过使用海水和半咸水，每桶石油的淡水消费强度已经达到接近于零的水平。水资源也是页岩气可持续开发的关键因素。目前美国正尝试用海水、废水等来替代淡水，从而解决大规模水力压裂耗水量大的问题。中国的页岩气开发刚刚起步，最好从一开始就做好技术创新工作，通过利用非淡水资源、废水循环再利用等途径进行水力压裂。
那么，技术改进会不会增加能源行业的生产成本？很多人会疑虑：非常规油气资源开发本已面临严峻的效益问题，提高自然资源使用效率的技术和装备投入会不会雪上加霜？其实，短期内这些技术改进可能会增加一部分成本，但从长远来看，这不仅能带来环境效益和社会效益，而且还能创造更多的经济效益。
BP公司位于澳大利亚西部的奎纳纳（Kwinana）炼厂的实践就是一个成功的范例。十多年前，澳大利亚发生了一次严重的干旱，促使奎纳纳炼厂改进工艺和设备，并且建造了一座工厂，专门收集居民使用过的废水，处理后再利用。十多年间，在当地淡水价格上涨2倍的同时，奎纳纳炼厂成功将淡水使用量减少50%，并且通过将处理后的净水卖给其他工厂实现了创收。
总而言之，通过技术创新更加高效地使用自然资源，对能源行业的健康可持续发展意义深远。BP公司正联合麻省理工学院、清华大学、剑桥大学、哈佛大学、普林斯顿大学、牛津大学、耶鲁大学等15所世界顶尖大学，继续深入开展“能源可持续性挑战”研究，为能源行业找寻更好的技术路径，开发并提升能源系统领域的专业知识。（作者：魏艾伦（Ellen D. Williams），为BP集团首席科学家。记者 顾虹采访整理）
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