Mỹ: Biến nước biển thành nước uống chỉ bằng một nút bấm

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (Massachusetts Institute of Technology - MIT) đã phát triển một thiết bị khử muối di động, nặng chưa đến 10 kg, có thể loại bỏ muối và các loại hạt để cho ra nước uống, Science Daily đưa tin.

Thiết bị có kích thước chỉ bằng một chiếc vali, tiêu tốn ít năng lượng hơn bộ sạc điện thoại di động. Ngoài ra, có thể cấp điện cho thiết bị bằng một tấm pin mặt trời di động nhỏ, có giá khoảng 50 đô la.

Thiết bị nói trên có khả năng tự động tạo ra nước uống không chỉ đạt mà còn vượt tiêu chuẩn chất lượng của Tổ chức Y tế Thế giới. Công nghệ này được gói gọn trong một thiết bị thân thiện với người dùng, hoạt động chỉ với một nút nhấn.

Khác với các thiết bị khử mặn di động khác, thiết bị mới không đòi hỏi nước đi qua các bộ lọc mà sử dụng năng lượng điện để loại bỏ các loại hạt có trong nước. Từ đó, cắt hoàn toàn nhu cầu thay thế bộ lọc và tối giản đáng kể các khâu bảo trì về lâu dài.

Điều này cho phép sử dụng thiết bị ở các khu vực vùng sâu vùng xa và thiếu tài nguyên nghiêm trọng, chẳng hạn như các đảo nhỏ hoặc trên tàu thuyền. 

Công nghệ này cũng có thể được dùng để hỗ trợ những người sơ tán thiên tai hoặc những người lính thực thi các hoạt động quân sự dài hạn.

Không cần bộ lọc

TS. Yoon Jung Hyo, thành viên chủ chốt của nhóm nghiên cứu, giải thích với Science Daily rằng, các thiết bị khử muối di động đang có mặt trên thị trường thường cần đến máy bơm áp suất cao để đẩy nước qua các bộ lọc, vì vậy rất khó để thu nhỏ kích thước mà không ảnh hưởng đến hiệu suất năng lượng của thiết bị.

Trong khi đó, thiết bị của họ áp dụng công nghệ phân cực nồng độ ion (ICP), được chính nhóm nghiên cứu phát triển lần đầu tiên hơn 10 năm trước. 

Thay vì lọc nước, quy trình ICP hình thành điện trường giữa các màng được đặt trên và dưới kênh nước. 

Khi các hạt mang điện tích dương hoặc âm - bao gồm các phân tử muối, vi khuẩn và vi rút - đi qua màng, chúng sẽ bị đẩy ra ngoài theo một đường riêng.  Quy trình này loại bỏ cả chất rắn hòa tan và lơ lửng, cuối cùng chỉ còn nước sạch đi qua kênh. 

Vì chỉ cần đến một máy bơm áp suất thấp, ICP sử dụng ít năng lượng hơn so với các công nghệ khác.

Tuy nhiên, ICP không thể loại bỏ hoàn toàn các loại muối nổi ở giữa kênh. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã kết hợp phương pháp thứ hai là thẩm phân điện để loại bỏ các ion muối còn lại.

Họ đã sử dụng máy học (machine learning) để tìm ra sự kết hợp lý tưởng giữa các mô-đun ICP và thẩm tách điện.

Đó chính là một quy trình ICP gồm hai giai đoạn: nước chảy qua sáu mô-đun trong giai đoạn đầu tiên, sau đó qua ba mô-đun trong giai đoạn thứ hai, tiếp theo là một quy trình thẩm tách điện duy nhất. 

Điều này giúp giảm thiểu năng lượng sử dụng, đồng thời đảm bảo chất lượng nước đầu ra.

Thử nghiệm trên thực địa

Sau khi thực hiện các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng nước có độ mặn và độ đục khác nhau, các nhà khoa học đã thử nghiệm thiết bị tại bãi biển Carson ở Boston.

Họ đặt chiếc hộp gần bờ và thả ống cấp liệu xuống nước. Chỉ sau khoảng 30 phút, thiết bị đã cho ra một cốc nước đầy, trong suốt và có thể uống được.

Nước thành phẩm vượt tiêu chuẩn chất lượng theo khuyến cáo của Tổ chức Y tế Thế giới và lượng chất rắn lơ lửng được giảm xuống ít nhất mười lần.

Thiết bị nguyên mẫu tạo ra nước uống với tốc độ 0,3 lít mỗi giờ và chỉ cần 20 Wh cho mỗi lít.

Tiếp theo, các nhà khoa học dự định cải thiện giao diện sao cho thân thiện hơn với người dùng và tăng hiệu suất năng lượng cũng như tốc độ sản xuất của thiết bị, xa hơn nữa là thành lập một công ty khởi nghiệp để thương mại hóa công nghệ này.