Theo ước tính của Tổ chức Nông, Lương Liên hợp quốc (FAO), đến năm 2025, gần 2 tỷ người sẽ không có đủ nước uống để đáp ứng nhu cầu hàng ngày. Một trong những giải pháp khả thi cho vấn đề này là khử muối, cụ thể là xử lý nước biển thành nước uống. Tuy nhiên, việc loại bỏ muối từ nước biển đòi hỏi nguồn năng lượng cao gấp từ 10-1000 lần so với các phương pháp cung cấp nước ngọt truyền thống như bơm nước từ sông hoặc giếng.
Vì thế, một nhóm các kỹ sư tại Khoa Năng lượng thuộc trường Đại học Bách khoa Turin đã chế tạo được một mẫu thiết bị mới khử mặn nước biển theo cách bền vững và với chi phí thấp, sử dụng năng lượng mặt trời hiệu quả hơn. So với các giải pháp trước đây, công nghệ này trên thực tế có thể tăng gấp đôi lượng nước được sản xuất bằng năng lượng mặt trời nhất định và nó có thể được cải tiến hiệu quả hơn trong tương lai gần. Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí uy tín Nature Sustainability.
Nguyên lý hoạt động của công nghệ được đề xuất rất đơn giản: “Lấy cảm hứng từ thực vật vận chuyển nước từ rễ lên lá bằng mao quản và thoát hơi nước, thiết bị nổi của chúng tôi có thể thu gom nước biển bằng vật liệu xốp giá rẻ nên không cần dùng bơm đắt tiền và cồng kềnh. Sau đó, nước biển được làm nóng bằng năng lượng mặt trời, duy trì khả năng tách muối từ nước bay hơi. Quá trình này có thể được thúc đẩy bằng các màng nằm giữa nước ô nhiễm và nước uống để tránh sự pha trộn của chúng, tương tự như khả năng một số thực vật tồn tại trong môi trường biển như rừng ngập mặn“, Matteo Fasano và Matteo Morciano, đồng tác giả nghiên cứu giải thích.
Dù các công nghệ khử mặn “chủ động” thông thường cần có các thành phần cơ hoặc điện đắt đỏ (như máy bơm và/hoặc hệ thống điều khiển) và đòi hỏi các kỹ thuật viên phải lắp đặt và bảo trì, nhưng phương pháp khử mặn được đề xuất bởi nhóm nghiên cứu dựa vào các quá trình tự phát xảy ra mà không có sự hỗ trợ của máy móc phụ trợ và do đó, có thể được gọi là công nghệ “thụ động”. Tất cả các đặc trưng này làm cho thiết bị vốn dĩ có giá rẻ lại lắp đặt và sửa chữa đơn giản. Các tính năng thứ hai đặc biệt hấp dẫn trong các vùng ven biển đang bị thiếu nước thường xuyên và chưa được đáp ứng bởi hạ tầng và đầu tư tập trung.
Cho đến nay, nhược điểm lớn của các công nghệ khử mặn “thụ động” là hiệu quả năng lượng thấp so với các công nghệ “chủ động”. Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Turin đã khắc phục được khó khăn này bằng sự sáng tạo: Trong khi các nghiên cứu trước đây tập trung vào cách tăng tối đa khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời, thì nhóm nghiên cứu đã chuyển sự chú ý sang quản lý hiệu quả năng lượng nhiệt mặt trời được hấp thụ. Bằng cách này, họ đã có thể đạt được giá trị năng suất kỷ lục: 20 lít nước uống mỗi ngày trên một mét vuông tiếp xúc với ánh nắng mặt trời.
Sau khi chế tạo mẫu thiết bị trong hơn hai năm và thử nghiệm trực tiếp ở vùng biển Ligurian (Varazze, Ý), các kỹ sư đã nhận thấy công nghệ này gây tác động đến các vùng ven biển cách biệt có ít nước uống nhưng năng lượng mặt trời dồi dào, đặc biệt là tại các nước phát triển. Hơn nữa, công nghệ này đặc biệt phù hợp để cung cấp nước uống an toàn và chi phí thấp trong các điều kiện khẩn cấp, ví dụ trong các khu vực bị lũ lụt hoặc sóng thần và bị cô lập trong nhiều ngày hoặc nhiều tuần. Một ứng dụng nữa theo dự báo là dành cho các khu vườn nổi để sản xuất thực phẩm, lựa chọn thú vị đặc biệt là cho các khu vực đông dân.
Các nhà khoa học hiện đang tìm các đối tác công nghiệp để cải tiến cho mẫu thiết bị bền vững, linh hoạt và có thể mở rộng. Ví dụ, các phiên bản thiết bị có thể được sử dụng tại các khu vực ven biển, nơi tình trạng khai thác quá mức nước ngầm gây ra hiện tượng xâm nhập mặn vào các tầng chứa nước ngọt, vấn đề đặc biệt nghiêm trọng diễn ra tại một số khu vực ở miền Nam nước Ý hoặc thiết bị có thể được dùng để xử lý các thủy vực ô nhiễm do các nhà máy công nghiệp hoặc khai thác mỏ gây ra.
Đ.T.V (NASATI), theo https://techxplore.com/news/2018-12-seawater-freshwater-solar-energy-low-cost.html