Công nghệ xử lý nước biển thành nước ngọt
Hơn 2/5 trong số 800 triệu dân châu Phi đang sống trong những vùng thiếu nước uống trầm trọng. Và Liên Hiệp Quốc dự đoán trong vòng 10 năm nữa, 1,9 tỉ người sẽ sống trong những vùng cạn khô nước sinh hoạt. Tin vui là hiện nay nhờ vào các công nghệ mới mà giá thành sản xuất nước ngọt đã giảm một nửa và các nhà máy khử muối nước biển cũng đang mọc lên khắp nơi trên thế giới.
| Nhà máy khử muối Carlsbad ở San Diego, bang California. |
Sorek là nhà máy khử muối từ nước biển xây dựng gần thành phố Tel Aviv của Israel từng được coi là lớn nhất thế giới, sản xuất 624 triệu lít nước uống mỗi ngày và bán ra thị trường 1.000 lít với giá rẻ. Ở quốc gia Arập Xêút lân cận, nhà máy khử muối Ras al-Khair cũng đạt sản lượng cao nhất hồi tháng 12/2014. Nhà máy cung cấp 1 tỉ lít nước sạch mỗi ngày cho thủ đô Riyadh của Arập Xêút và tiêu thụ 2,4 triệu watt điện từ một nhà máy điện liên kết sản xuất. Kế đến là nhà máy khử muối Carlsbad ở thành phố San Diego, bang California được coi là cơ sở lớn nhất nước Mỹ sẽ đi vào hoạt động từ tháng 11 này.
Phương pháp truyền thống thu nước ngọt từ biển hay nước lợ vẫn là đun sôi để lấy lượng nước bốc hơi. Cách này đòi hỏi sử dụng nguồn năng lượng rất lớn và chỉ có hiệu quả kinh tế nếu kết hợp với các nhà máy công nghiệp sản xuất nhiệt năng như là sản phẩm phụ.
| Nhà máy khử muối Ras al-Khair. |
Đó là lý do mà nhà máy khử muối mới Ras al-Khair của Arập Xêút cùng liên kết hoạt động với một nhà máy năng lượng. Thế nhưng, phương pháp thẩm thấu ngược sử dụng ít năng lượng hơn rất nhiều và công nghệ này đang trở nên phổ biến trong những năm gần đây. Với công nghệ này, áp lực cao sẽ đẩy ngược nước muối thấm qua một màng polymer có những lỗ nhỏ khoảng 1/5 nanomét (1 nanomét bằng 1 phần tỉ của mét). Những lỗ này đủ nhỏ để chặn lại những phân tử muối song lại đủ lớn và cho phép các phân tử nước thấm qua.
Giáo sư Nidal Hilal ở Đại học Swansea (Anh) và là Tổng biên tập tạp chí Desalination giải thích: "Màng polymer chặn lại hoàn toàn muối và chất khoáng từ nước biển". Tuy nhiên, loại màng này cũng có thể dễ bị bít và mất đi tính hiệu quả. Hiện nay, công nghệ vật liệu tốt hơn và các kỹ thuật tiền xử lý giúp cho màng thẩm thấu sử dụng hiệu quả hơn và lâu hơn. Ở Israel, các nhà thiết kế tiết kiệm năng lượng bằng cách sử dụng những bình cao áp - theo tiến sĩ Jack Gilron, Khoa Khử muối và Xử lý nước Đại học Ben Gurion.
Nhóm nhà nghiên cứu ở Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) của Mỹ thí nghiệm sử dụng loại màng bán thẩm thấu làm từ chất liệu graphene có kích thước nguyên tử. Loại màng này cần ít áp lực để hoạt động do đó tiết kiệm được năng lượng, song công nghệ này vẫn chưa sẵn sàng cho sản xuất hàng loạt. Một cách khác để loại bỏ muối khỏi nước biển của Đại học Oxford (Anh) là sử dụng dung dịch tinh chế để hút nước ngọt từ nước biển và sau đó tiến hành loại bỏ các chất hòa tan.
Một phương pháp khác là khử ion chủ yếu dùng từ tính để loại bỏ ion khoáng chất (muối) trong nước biển - theo giáo sư Michael Stadermann Viện Thí nghiệm Quốc gia Lawrence ở California (Mỹ). Giáo sư tin rằng phương pháp này giúp tiết kiệm năng lượng từ một nửa đến 1/5 so với phương pháp thẩm thấu ngược. Nhưng còn một vấn đề khác liên quan đến công nghệ khử muối đế lấy nước ngọt là phải làm gì với lượng muối thải ra. Nồng độ muối trong nước biển ở Vùng Vịnh là 35.000 phần triệu (ppm).
| Nhà máy khử muối Sorek của Israel. |
Nhưng theo Bộ Môi trường và Nước của Arập Xêút, nồng độ muối trong nước biển tại các khu vực nhà máy khử muối hiện là 50.000ppm. Do đó, nếu lượng muối được khử chỉ đổ ngược trở lại biển mà không xử lý tuần hoàn thì có nguy cơ nước biển sẽ ngày càng mặn hơn - theo Floris van Straaten thuộc Công ty Poyry (Thụy Sĩ), đơn vị giám sát xây dựng dự án nhà máy Ras al-Khair. Jessica Jones ở Poseidon Water, công ty xây dựng Nhà máy Khử muối Carlsbad ở California, cho biết: "Nhà máy chúng tôi liên kết với một nhà máy năng lượng sử dụng nước biển để làm lạnh. Do đó, muối sẽ phân tán khi trở về đại dương".
| Màng bán thẩm thấu của MIT. |
Tuy nhiên, các nhóm bảo vệ môi trường phản đối mạnh mẽ việc xây dựng các nhà máy khử muối mới, họ cho rằng hậu quả của việc đưa muối trở lại đại dương chưa được nghiên cứu đầy đủ. Thậm chí, Wenonah Hauter, lãnh đạo Tổ chức môi trường Food & Water Watch ở Washington DC. (Mỹ), còn cho rằng: "Khi nước được hút lên từ đại dương, cá và các vi sinh vật khác cũng sẽ bị cuốn vào - điều đó sẽ tác động xấu đến môi trường và kinh tế".