5 công nghệ tạo nước sạch giúp giải quyết vấn đề khủng hoảng nước

Bình luận Ánh Dương • 22:42, 09/12/20

Người ta ước tính rằng vào năm 2050, cứ bốn người sẽ có một người không được sử dụng nước sạch trên Trái đất. Con số đó hiện nay đang là 1/10. Tư duy như thế, chúng ta sẽ thấy khá rõ cuộc khủng hoảng nước trên thế giới thực sự nghiêm trọng như thế nào. Nước sạch được coi là một trong những nguồn tài nguyên quan trọng nhất trên thế giới hiện đang đối diện với tình trạng khan hiếm.

Không hẳn là thế giới không có đủ nước ngọt. Thực ra, gần như ¾ bề mặt Trái đất là nước, tuy nhiên hầu hết nó là nước mặn. Quá trình biến nước biển mặn thành nước ngọt có thể uống được gọi là quá trình khử muối. Quá trình này tiêu tốn nhiều năng lượng và khá tốn kém, có nghĩa là việc sản xuất nước sạch rất tốn kém, cho nên quá trình này thường chỉ sử dụng để tạo ra nước uống.

Đây quả là một vấn đề, vì phần lớn nước ngọt mà con người cần là để sử dụng cho nông nghiệp và công nghiệp. Tuy nhiên đối với một số người, có nước sạch để uống vẫn là một vấn đề rất lớn, và họ có nguy cơ mắc các bệnh hiểm nghèo.

Trên thực tế, cuộc khủng hoảng nước sạch mà thế giới đang đối mặt không nhất thiết là do nguồn cung cấp, mà còn có thể là do quá trình phân phối. Nói cách khác, việc tiếp cận nguồn nước có vấn đề hơn là sự khan hiếm nước. Do đó, rõ ràng các công nghệ có tác động mạnh nhất để sản xuất nước sạch sẽ giúp bảo tồn hoặc làm cho nó rẻ hơn.

Chúng ta hãy xem xét một số công nghệ có thể làm cho nước trên thế giới trở nên tốt hơn.

Bộ lọc nước biển thành nước ngọt Graphene

Như đã đề cập ở trên, thế giới có rất nhiều nước biển bao phủ bề mặt - quá đủ - nếu chúng ta có thể phát triển một phương tiện hiệu quả về chi phí để lọc bỏ muối và làm cho nước có thể sử dụng được.

Một công nghệ thú vị khác với phương pháp khử muối truyền thống bắt nguồn từ một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Shinshu, Nhật Bản. Nhóm đã phát triển một lớp phủ graphene cho các màng lọc có thể hoạt động ở tốc độ dòng chảy cao, giúp quá trình khử muối của nước biển hiệu quả hơn.

Một màng graphene với các lỗ nhỏ dưới áp kế như một màng RO.
Công nghệ lọc nước bằng một màng graphene với các lỗ nhỏ dưới áp kế như một màng RO. (Ảnh: Nature)

Quá trình khử muối phụ thuộc vào quá trình thẩm thấu ngược, thông qua việc sử dụng các bộ lọc. Các bộ lọc truyền thống thường làm cho nước chảy qua màng chậm, điều này làm hạn chế đầu ra của nước. Lớp phủ graphene được phát triển bởi nhóm cải thiện tốc độ dòng chảy qua bộ lọc thẩm thấu ngược tăng hơn khoảng 1,5-2 lần, giúp quá trình chảy qua bộ lọc nhanh hơn và hiệu quả hơn. Điều này có mối tương quan trực tiếp đến việc giảm chi phí khử muối và có khả năng làm cho quy trình dễ dàng mở rộng hơn.

Bạn có thể đọc thêm về nghiên cứu này trong bài báo của họ được xuất bản trên tạp chí Naturetại đây.

Tháp thu nước từ sương sớm Warka

Công nghệ lọc nước bằng tháp Warka, có thể lấy nước sạch từ không khí.
Công nghệ lọc nước bằng tháp Warka, có thể lấy nước sạch từ không khí. (Ảnh: Warka Water / Arturo Vitori)

Tháp nước Warka có thể trông giống như một con tàu vũ trụ của người ngoài hành tinh, nhưng nó thực sự là một cấu trúc khổng lồ để lấy nước uống sạch từ không khí loãng. Tháp cao 9,1 mét và được bao phủ bởi lưới nylon. Lưới có kích thước đặc biệt để sương đọng trên đó, sau đó nhỏ giọt xuống đáy tháp và được thu lại. Tất cả đã nói và cho biết, nó có thể thu được hơn 117 lít (26 gallon) nước uống mỗi ngày, đủ cho một ngôi làng nhỏ.

Tháp này về cơ bản hoạt động bằng cách cung cấp một diện tích bề mặt lớn để độ ẩm trong không khí ngưng tụ. Tuy nhiên, nó có những lợi ích sâu rộng. Tháp có thể được làm bằng nhiều loại vật liệu địa phương, tháp hoàn toàn có thể phân hủy sinh học và có thể được thiết lập trong khoảng một tuần mà không cần bất kỳ công cụ cơ khí nào. Nó cũng chỉ tốn khoảng 1.000 đô la cho mỗi tháp.

Để tìm hiểu thêm về tòa tháp, bạn có thể truy cập trang web của tổ chức phi lợi nhuận Warka Water tại đây.

Máy tạo clo để khử nước ô nhiễm

Một trong những vấn đề lớn của cuộc khủng hoảng nước toàn cầu không chỉ là thiếu nước ngọt mà còn là mất nước sạch do ô nhiễm.

Trong khi các bộ lọc đơn giản có thể lọc và loại bỏ ra nhiều loại hạt trong nước, một trong những vấn đề lớn khiến mọi người trên thế giới đau đầu là vi khuẩn và bệnh tật ẩn náu trong nước không được xử lý. Trong khi đun sôi có thể có tác dụng tiêu diệt hầu hết các vi khuẩn có hại, ở nhiều khu vực thành thị, chất khử trùng bằng clo được sử dụng để làm sạch nước để uống. Clo là một chất khử trùng hiệu quả cao và tiêu diệt các mầm bệnh gây bệnh, chẳng hạn như vi khuẩn, virus và sinh vật đơn bào, thường phát triển trong các hồ chứa cấp nước, trên thành ống dẫn nước và trong bể chứa.

Một công nghệ đang tìm cách tạo ra loại hóa chất thanh lọc này là Máy tạo clo cộng đồng SE200. SE200 cho phép mọi người làm sạch nước bằng cách sử dụng muối và pin 12 volt. Thiết bị tương đối nhỏ này sử dụng quá trình điện phân. Bằng cách trộn muối và cho dòng điện vào nước, clo được tạo ra thông qua một phản ứng hóa học, tiêu diệt vi khuẩn có hại trong nước.

Công nghệ khử muối bằng năng lượng mặt trời 

Cùng xu hướng khử muối, quy trình khử muối bằng năng lượng mặt trời có thể là một trong những cách hứa hẹn nhất để mở rộng quy mô công nghệ cho các khu vực khó tiếp cận hơn.

Thiết bị này được gọi là Desolenator, nó hoạt động để loại bỏ 99,9% chất gây ô nhiễm trong nước và tạo ra khoảng 15 lít nước ngọt mỗi ngày. Mặc dù gần như không đủ để sử dụng trong nông nghiệp, nhưng nó có thể cung cấp nước uống cho một gia đình. Thiết bị này hoạt động hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời, có thể kéo dài đến 20 năm và có giá khoảng 774 USD / chiếc.

Công nghệ lọc nước bằng thiết bị Desolenator, hoạt động để loại bỏ 99,9% chất gây ô nhiễm trong nước và tạo ra khoảng 15 lít nước ngọt mỗi ngày.
Công nghệ lọc nước bằng thiết bị Desolenator, hoạt động để loại bỏ 99,9% chất gây ô nhiễm trong nước và tạo ra khoảng 15 lít nước ngọt mỗi ngày. (Ảnh: Desolenator)

Thiết bị sử dụng mặt trời theo hai cách mới. Không chỉ đơn giản là sử dụng năng lượng mặt trời để thúc đẩy quá trình khử muối truyền thống, nó sử dụng nhiệt và điện mặt trời cùng nhau để thanh lọc nước. Thiết bị làm nóng nước để chưng cất, nhưng rất tiết kiệm năng lượng. Có pin tại chỗ để dự trữ năng lượng mặt trời dư thừa nếu không đủ nước cung cấp và thậm chí còn có các bồn chứa nước nóng để lưu trữ năng lượng nhiệt dư thừa khi không cần thiết.

Tất cả công nghệ này kết hợp với nhau để tạo ra một công cụ khử muối phi tập trung (xem chi tiết tại đây) để sử dụng trong bất kỳ môi trường nào có thể sử dụng bộ thu năng lượng mặt trời.

Hệ thống vòi sen tuần hoàn

Một cách khác để giúp đỡ người dân ở những khu vực bị thiếu nước là tái sử dụng nước bẩn - nước được sử dụng để tắm và vệ sinh. Một công ty Thụy Điển có tên là Orbital Systems đã phát triển Orbital Shower, thu thập nước tắm đã qua sử dụng sau khi sử dụng và làm sạch lại. Nước tinh khiết đó sau đó được tái chế và chảy lại qua vòi sen một lần nữa, tạo ra một hệ thống gần như tuần hoàn mà không bị thất thoát nước. Quy trình này giúp tiết kiệm 90% lượng nước sử dụng khi tắm vòi hoa sen, có thể có tác động đáng kể đối với những khu vực khan hiếm nước.

Hệ thống có thể tiết kiệm cho mọi người khoảng 1.000 đô la mỗi năm cho hóa đơn tiền nước của họ.

Ánh Dương

Khoa học Công nghệ


BÀI CHỌN LỌC