Biến nước biển thành nước ngọt với chi phí siêu rẻ

Sử dụng nguồn năng lượng mặt trời với chi phí siêu rẻ, dễ lắp đặt và sửa chữa, thiết bị khử muối nước mặn thành nước ngọt của các kĩ sư Italia có thể thu được 20 lít nước ngọt/ngày/m² phơi sáng.

Theo dự báo của tổ chức Nông Lương Liên Hiệp Quốc (FAO), đến năm 2025, gần 2 tỷ người trên thế giới thiếu nước ngọt phục vụ cho các nhu cầu tối thiểu hàng ngày. Một trong những giải pháp triển vọng nhất cho vấn đề này đó là khử muối nước biển thành nước ngọt. Tuy nhiên, phương pháp này lại tiêu tốn một lượng điện gấp 10 đến 1000 lần so với các phương pháp lấy nước ngọt thông thường, như là bơm nước ngọt lên từ sông hoặc giếng ngầm.

Để khắc phục nhược điểm này, nhóm kỹ sư của Khoa Năng lượng, Đại học Politecnico di Torino đã phát minh ra một thiết bị mới giúp khử muối nước biển có tính bền vững cao và chi phí cực thấp, đó là sử dụng năng lượng mặt trời một cách hiệu quả hơn. Thực tế, với một lượng năng lượng mặt trời tương đương, công nghệ này có thể giúp tăng gấp đôi lượng nước ngọt thu được so với các công nghệ trước đây. Kết quả nghiên cứu của họ đã được đăng trên tạp chí khoa học Nature Sustainability.

Lấy cảm hứng từ cây xanh là chuyển nước từ rễ lên lá bằng tính mao dẫn và sự thoát hơi nước qua lá, thiết bị nổi này hút nước biển lên bằng cách sử dụng một loại chất liệu xốp rỗng rẻ tiền, do đó không cần phải sử dụng các máy bơm đắt tiền và cồng kềnh. Nước biển thu được sau đó sẽ được đun nóng bằng năng lượng mặt trời, giúp duy trì việc tách muối khỏi nước đang bốc hơi.

"Quá trình này có thể được đẩy nhanh bằng các lớp màng mỏng ngăn cách giữa nước mặn và nước ngọt để tránh bị trộn lẫn vào nhau, tương tự như một số cây sống ở môi trường nước mặn, như cây đước chẳng hạn”, Matteo Fasano, thành viên nhóm nghiên cứu, cho biết.

Thiết bị khử muối nước mặn thành nước ngọt của các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Politecnico di Torino, Italia.

Trong khi các công nghệ khử muối nước biển “chủ động” thông thường đòi hỏi phải có các bộ phận cơ học hoặc các thiết bị chạy điện rất tốn kém và đòi hỏi phải có các kỹ thuật viên chuyên môn đảm nhiệm việc lắp đặt và bảo dưỡng, thì phương pháp trên lại dựa trên các quá trình tự phát mà không cần sự hỗ trợ của máy móc phụ trợ.

Nhờ vậy, chi phí lắp đặt thiết bị này rất rẻ và sửa chữa cũng rất đơn giản. Do đó, công nghệ này đặc biệt hữu dụng ở các khu vực ven biển, mà ở đó người dân thường xuyên chịu tình trạng thiếu nước ngọt và không có các cơ sở hạ tầng và nguồn đầu tư đủ mạnh.

“Khác với các nghiên cứu trước đây tập trung vào việc làm thế nào để tối đa hóa sự hấp thu năng lượng mặt trời, thì nghiên cứu của chúng tôi đã thay đổi trọng tâm sang việc quản lý hiệu quả hơn đối với năng lượng nhiệt mặt trời hấp thụ được. Theo đó, chúng tôi đã đạt được các giá trị năng suất kỷ lục: có thể thu được 20 lít nước uống/ngày/m² phơi sáng. Đó là nhờ việc “tái chế” nhiệt mặt trời trong các quá trình bốc hơi tầng, phù hợp với nguyên lý mất ít công sức nhưng hiệu quả cao", nhóm nghiên cứu cho biết.

Sau khi phát triển bản mẫu trong hơn 2 năm và thử nghiệm trực tiếp ở biển Ligurian (Italia), các kĩ sư khẳng định, công nghệ của họ rất phù hợp với các khu vực ven biển bị cô lập luôn thiếu nước ngọt nhưng thừa ánh nắng mặt trời, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Hơn nữa, công nghệ này cũng đặc biệt phù hợp ở những khu vực chịu ảnh hưởng của các trận bão lụt và bị cô lập do mất điện hoặc bị mất nước. Thiết bị này trong tương lai cũng có thể được ứng dụng cho các khu vườn nổi sản xuất lương thực, đặc biệt là ở các khu vực dân cư quá đông đúc.

Các nhà nghiên cứu thiết bị này hiện nay đang tìm kiếm các đối tác công nghiệp tiềm năng để hợp tác cải tiến thiết bị, giúp nó trở nên bền vững hơn, quy mô hơn và đa năng hơn.