Biến nước mặn thành nước ngọt sử dụng năng lượng mặt trời giá thành thấp
- Cập nhật: Thứ năm, 3/6/2021 | 3:23:06 PM
Việc tạo ra nước uống được từ các nguồn nước lợ, nhiễm mặn hoặc ô nhiễm thường đòi hỏi một lượng lớn năng lượng với giá thành cao, nhưng cách tiếp cận đầu tiên trên thế giới đối với sự bốc hơi bằng năng lượng mặt trời do các nhà nghiên cứu Úc phát triển sẽ giúp cho việc lọc nước tiết kiệm chi phí hơn.
Phó Giáo sư Haolan Xu của Đại học Nam Úc cùng nhóm nghiên cứu đã điều chỉnh sự bốc hơi bằng năng lượng mặt trời để sản xuất thành công đủ nước uống mỗi ngày cho một gia đình bốn người từ một mét vuông nước nguồn.
Giáo sư Xu cho biết: "Trong những năm gần đây, người ta đã chú ý đến việc sử dụng bay hơi mặt trời để tạo ra nước ngọt, nhưng các kỹ thuật trước đây kém hiệu quả nên không có hữu ích trên thực tế.
"Chúng tôi đã khắc phục được những điểm kém hiệu quả đó và công nghệ của chúng tôi hiện có thể cung cấp đủ nước ngọt để hỗ trợ nhiều nhu cầu thực tế với chi phí chỉ bằng một phần nhỏ so với các công nghệ hiện có như thẩm thấu ngược”.
Công nghệ này liên quan đến một cấu trúc quang nhiệt nằm trên nguồn nước, chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành nhiệt và tập trung năng lượng vào bề mặt để làm bay hơi nhanh chóng phần trên cùng của nước.
"Trước đây, nhiều thiết bị bay hơi quang nhiệt thử nghiệm về cơ bản là hai chiều; chúng chỉ là một bề mặt phẳng và chúng có thể mất 10 – 20% năng lượng mặt trời vào lượng nước lớn và môi trường xung quanh, ”giáo sư Xu nói.
"Chúng tôi đã phát triển một kỹ thuật không chỉ ngăn chặn sự thất thoát năng lượng mặt trời mà còn thu hút thêm năng lượng từ nước khối và môi trường xung quanh,điều đó có nghĩa là hệ thống sẽ hoạt động ở hiệu suất 100% đối với đầu vào năng lượng mặt trời và thu hút tới 170% năng lượng khác từ nước và môi trường”.
Giáo sư Xu và nhóm của ông đã phát triển một thiết bị bay hơi ba chiều, hình vây giúp chuyển nhiệt thừa ra khỏi bề mặt trên cùng của thiết bị bay hơi, nhờ đó sẽ làm mát bề mặt trên và không bị mất năng lượng trong quá trình bay hơi bằng năng lượng mặt trời.
Kỹ thuật này giữ cho các bề mặt của thiết bị bay hơi ở nhiệt độ thấp hơn nước và không khí xung quanh, cho phép năng lượng bổ sung truyền từ môi trường bên ngoài vào thiết bị bay hơi.
"Chúng tôi là những nhà nghiên cứu đầu tiên trên thế giới khai thác năng lượng từ khối lượng lớn nước trong quá trình bốc hơi bằng năng lượng mặt trời và sử dụng nó để bay hơi, và điều này đã giúp quy trình của chúng tôi trở nên đủ hiệu quả để cung cấp từ 10 đến 20 lít nước ngọt cho mỗi mét vuông mỗi ngày” Giáo sư Xu nói.
Chi phí chế tạo bảo trì thấp
Giáo sư Xu nói rằng một ưu điểm khác của hệ thống này là nó được cấu thành bởi những vật liệu thường ngày có chi phi thấp và thông dụng, dễ kiếm.
"Một trong những mục tiêu chính trong nghiên cứu của chúng tôi là đưa đến những ứng dụng thực tế, nên những vật liệu chúng tôi dùng có thể kiếm được ở những cửa hàng vật liệu hay siêu thị” giáo sư Xu nói.
"Ngoại trừ vấn đề về vật liệu quang nhiệt, nhưng kể cả điều đó cũng không thể phủ nhận rằng chúng tôi đang sử dụng khá đơn giản và hiệu quả, và những ưu điểm mà chúng tôi có nằm ở về thiết kế hệ thống và tối ưu hóa năng lượng, không phải nằm ở nguyên vật liệu”.
Giáo sư Xu nói rằng hệ thống này rất dễ bảo trì, vì nó đã được thiết kế nhằm mục địch xử lý muối và chất thải khác bằng cách làm bay hơi chất thải, giúp cho hệ thống hoạt động hoàn hảo trong việc xử lý nước ở những nơi mà những hệ thống xử lý nước khác yêu cầu sự bảo trì cao gần như không thích hợp
"Ví dụ, ở những khu vực hẻo lánh với mật độ dân cư thấp, chi phí xây dựng hệ thống như thẩm thấu ngược đơn giản là quá tốt để đánh giá hiệu quả, nhưng công nghệ của của chúng tôi có thể đưa đến một giải pháp có chi phí cực thấp, đơn giản để lắp đặt và dễ dàng vận hành” Xu nói thêm.
"Không chỉ vậy, vì hệ thống này rất đơn giản và gần như không cần bảo trì, nên không cần nhiều kiến thức về kỹ thuật cần thiết để vận hành nên chi phí vận hành gần như là tối thiểu”.
"Công nghệ này có tiềm năng để cung cấp một giải pháp lâu dài cho vấn đề nước sạch cho những cá nhân và cộng đồng mà không thể chi trả cho các giải pháp khác, và những nơi mà cộng đồng đấy sinh sống là những nơi mà những giải pháp đó là cần thiết nhất”.
Giáo sư nói rằng nhóm nghiên cứu của ông đang khám phá thêm những ứng dụng khác của công nghệ này, trong đó có việc xử lý nước thải trong công nghiệp.
"Có rất nhiều hướng phát triển tiềm năng thích hợp với công nghệ này, nên chúng tôi đang ở giai đoạn khởi đầu của chuyến hành trình thú vị này” ông ấy nói thêm.
Nguồn: Australian Watet
Người dịch: Dương Huy, Quỳnh Anh, Bảo Ngọc
ĐHKT Hà Nội
Các tin khác
Việc thu gom rác thải trên sông không chỉ cải thiện môi trường nước mà còn ngăn chặn rác thải nhựa từ đất liền đổ ra biển.
Ngày 18/9, tại Hà Nội, Báo Đại biểu nhân dân tổ chức tọa đàm “Tăng cường kiểm soát nguồn thải, quản lý chất thải rắn để cải thiện môi trường”.
Nồng độ khí metan (CH4) trong bầu khí quyển Trái đất đã tăng với tốc độ kỷ lục trong 5 năm qua. Ít nhất 2/3 lượng khí metan phát thải hằng năm đến từ các hoạt động của con người, bao gồm việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch, nông nghiệp và từ các bãi chôn lấp rác thải.
Việc trải qua cơn bão có điểm dị thường như Yagi khiến chúng ta đặt câu hỏi liệu trong tương lai sẽ xuất hiện những cơn bão như vậy không và giải pháp ứng phó với các cơn bão lớn như thế nào.
