Khử mặn nước biển bằng năng lượng mặt trời

Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và khủng hoảng tài nguyên ngày càng nghiêm trọng, việc lọc nước mặn thành nước ngọt trở thành một trong những nhu cầu thiết yếu của nhiều quốc gia trên thế giới.

Mới đây, nhóm các nhà khoa học tại Đại học Liên bang Ural (UrFU) phối hợp cùng các chuyên gia Iraq đã phát triển thành công một công nghệ khử mặn nước biển bằng năng lượng mặt trời với thiết kế đơn giản, chi phí thấp và hiệu suất vượt trội.

Thực trạng thiếu nước sạch và vai trò của công nghệ khử mặn

Theo thống kê từ Liên Hợp Quốc, hiện nay hơn 40% dân số toàn cầu đang đối mặt với tình trạng khan hiếm nước. Trong đó, có tới 700 triệu người không được tiếp cận với nước sạch, và hơn 1,7 tỷ người sống trong các lưu vực sông bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi tình trạng thiếu nguồn nước sạch bổ sung.

Trước thực trạng đó, các giải pháp như công nghệ lọc nước biển bằng năng lượng mặt trời hay các hệ thống lọc nước mặn thành nước ngọt chi phí thấp đang trở thành ưu tiên hàng đầu tại nhiều quốc gia, đặc biệt là khu vực Trung Đông, châu Phi, và các hòn đảo ven biển – nơi có lượng nước mặn dồi dào nhưng thiếu trầm trọng nước ngọt.

Giới thiệu công nghệ khử mặn mới từ Đại học Liên bang Ural

Nguyên lý hoạt động của hệ thống khử mặn mới

Hệ thống khử mặn do nhóm kỹ sư tại UrFU phát triển là một thiết bị chưng cất lai, hoạt động dựa trên nguyên lý bay hơi nước bằng nhiệt năng mặt trời kết hợp với cơ chế quay trụ rỗng để tạo màng nước siêu mỏng, giúp thúc đẩy quá trình bay hơi nhanh hơn nhiều so với các thiết bị truyền thống.

Theo giáo sư Sergei Shcheklein, trưởng khoa Nhà máy điện hạt nhân và năng lượng tái tạo tại UrFU, thiết bị sử dụng một trụ rỗng quay chậm bên trong buồng chưng cất, tạo ra lớp màng nước mỏng cả ở mặt trong và mặt ngoài. Lớp màng này liên tục được làm mới sau mỗi vòng quay, tạo điều kiện tối ưu cho việc bay hơi nước mặn thành nước ngọt.

Bên dưới trụ quay là bộ thu nhiệt mặt trời, đóng vai trò gia nhiệt lớp nước mặn để tạo hơi nước. Hơi nước sau đó được ngưng tụ và thu vào bồn chứa nước sạch.

Ưu điểm vượt trội của công nghệ chưng cất lai

Trong các thử nghiệm thực tế tại Ekaterinburg (Nga), nhóm nghiên cứu ghi nhận hiệu suất lọc nước mặn thành nước ngọt tăng gấp 2,8 đến 4 lần so với các thiết bị chưng cất truyền thống. Đặc biệt:

• Vào mùa hè (tháng 6 – 8), công suất đạt 12,5 lít/m²/ngày

• Vào mùa đông (tháng 9 – 10), công suất vẫn duy trì 3,5 lít/m²/ngày

• Hiệu suất tổng thể tăng 280–400%, tùy theo điều kiện thời tiết

Ngoài ra, thiết kế đơn giản, sử dụng vật liệu rẻ tiền và dễ lắp ráp giúp giảm chi phí sản xuất, vận hành và bảo trì. Đây là yếu tố cực kỳ quan trọng đối với các khu vực đang phát triển – nơi ngân sách hạn chế nhưng nhu cầu về nước sạch là rất lớn.

Tiềm năng ứng dụng tại các vùng khan hiếm nước

Tại sao công nghệ này phù hợp với Trung Đông và châu Phi?

Các khu vực như Trung Đông, Bắc Phi và các hòn đảo Thái Bình Dương thường xuyên hứng chịu hạn hán kéo dài, trong khi lại sở hữu tiềm năng năng lượng mặt trời dồi dào.

Việc ứng dụng hệ thống lọc nước biển bằng năng lượng mặt trời như thiết bị của UrFU có thể mang lại giải pháp bền vững, không phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và ít phát sinh chi phí vận hành.

Ứng dụng tại Việt Nam có khả thi?

Tại Việt Nam, các tỉnh ven biển như Bến Tre, Tiền Giang, Sóc Trăng, Ninh Thuận thường xuyên hứng chịu xâm nhập mặn vào mùa khô, khiến hàng trăm nghìn hộ dân thiếu nước sinh hoạt.

Với điều kiện khí hậu nắng nhiều, thiết bị lọc nước mặn bằng năng lượng mặt trời giá rẻ hoàn toàn có thể trở thành một giải pháp lọc nước cho vùng nhiễm mặn hiệu quả và lâu dài.

So sánh với các công nghệ khử mặn hiện nay

Công nghệ RO (thẩm thấu ngược)

• Ưu điểm: Cho nước ngọt chất lượng cao, có thể loại bỏ tới 99% tạp chất và vi sinh vật.

• Nhược điểm: Chi phí đầu tư cao, tiêu tốn nhiều điện năng, màng lọc dễ hư hỏng khi nước nhiễm phèn, mặn nặng.

Công nghệ chưng cất truyền thống

• Ưu điểm: Dễ lắp đặt, sử dụng năng lượng mặt trời miễn phí.

• Nhược điểm: Hiệu suất thấp, cần diện tích lắp đặt lớn, tốc độ bay hơi chậm.

Công nghệ chưng cất lai (trụ quay + năng lượng mặt trời)

• Ưu điểm vượt trội: Tăng hiệu suất lên gấp 3–4 lần, chi phí thấp, dễ triển khai diện rộng, thân thiện với môi trường.

• Nhược điểm: Cần nghiên cứu thêm để tối ưu hóa cho các vùng khí hậu nóng ẩm như Đông Nam Á.

Tương lai của công nghệ lọc nước biển thành nước ngọt

Các nhà nghiên cứu tại UrFU đang tiếp tục cải tiến thiết kế và vật liệu để tăng hiệu suất bay hơi nước, đồng thời giảm chi phí lắp đặt và bảo trì. Mục tiêu là tạo ra các thiết bị lọc nước biển mini sử dụng năng lượng mặt trời có thể triển khai rộng rãi tại các vùng hẻo lánh, đảo xa và vùng nông thôn chưa có hệ thống cấp nước tập trung.

Ngoài ra, công nghệ cũng có tiềm năng kết hợp với hệ thống điện mặt trời mini để tạo nên các trạm lọc nước mặn di động, phục vụ tốt cho các trường học, bệnh viện tuyến xã, hoặc các điểm dân cư nhỏ tại vùng khan hiếm nước.

Kết luận: Công nghệ khử mặn năng lượng mặt trời – giải pháp nước sạch cho tương lai

Với những tiến bộ đột phá trong công nghệ lọc nước mặn thành nước ngọt bằng năng lượng mặt trời, nhóm nghiên cứu từ Đại học Liên bang Ural đã mở ra một hướng đi mới đầy triển vọng trong cuộc chiến chống lại khủng hoảng nước toàn cầu.

Đặc biệt, giải pháp lọc nước mặn bằng năng lượng mặt trời chi phí thấp này không chỉ phù hợp với điều kiện tự nhiên của nhiều quốc gia đang phát triển mà còn góp phần hiện thực hóa mục tiêu phát triển bền vững về nước sạch và vệ sinh của Liên Hợp Quốc đến năm 2030.

CÔNG TY CP SKY VIỆT NAM
Văn phòng:    Số 79/649 Lĩnh Nam, Phường Vĩnh Hưng, Hà Nội
Điện thoại:     024 3995 4990  –  Hotline:   0912 293 769 (iSMS, Zalo, Line, Viber)
Website:         www.locnuoc360.com   –   Email:    locnuoc360.com@gmail.com