Biến nước tiểu thành nước uống cho phi hành gia

Với thiết bị lọc đặc biệt của công ty Water Security, nước thải trên tàu vũ trụ sẽ được xử lý để tái sử dụng, thậm chí nước tiểu của các phi hành gia cũng được tái chế thành nước uống tinh khiết.

Trong lĩnh vực thám hiểm không gian, việc cung cấp nước cho các phi hành gia trên quỹ đạo là một trong những tính toán điên đầu của các nhà khoa học. Trong vòng 5 năm qua, Cơ quan Hàng không Vũ trụ Mỹ (NASA) đã chi khoảng 60 triệu USD để đưa nước uống lên trạm vũ trụ không gian thông qua các tàu con thoi (mỗi gallon nước chuyển lên không trung tốn khoảng 40.000 USD). Tuy nhiên, chi phí này có thể sẽ được tiết giảm nhờ vào một thử nghiệm thành công trong thời gian gần đây. Các khoa học gia đã tìm ra một biện pháp khác khả thi hơn, đó là tái chế lại nước tiểu và nước thải sinh hoạt của các nhà du hành vũ trụ.

Đây không phải là sáng kiến độc đáo lắm, nhưng thực hiện nó trong khuôn khổ chật hẹp của một tàu vũ trụ trong trạng thái không trọng lượng thì không phải là điều đơn giản, và nhiều người cũng tự hỏi mùi vị của nó sẽ như thế nào?

Nếu áp dụng hệ thống tái sử dụng nước tại trạm vũ trụ không gian sẽ giảm bớt số lượng nước cần chuyển vào không gian xuống đến 2/3 và không gian trống trên tàu vũ trụ đủ chỗ cho thêm 4 nhà du hành khác.

Water Security nằm ở thành phố Reno, tiểu bang Nevada, Mỹ, là một công ty vừa được thành lập nhằm mục đích khai thác kỹ thuật của NASA tại môi trường trái đất. Tổng giám đốc Công ty Ray Doane hăm hở khoe chiếc hộp thần bí và nói: “Đây là một kỹ thuật mang tính đột phá lớn”. Water Security đã bổ sung một thiết bị lọc đặc biệt vào hệ thống của NASA, tạo ra một hệ thống lọc mới có thể diệt trừ đến 99,9% các loại vi khuẩn trong nước, thành một nguồn nước hoàn toàn tinh lọc.

Hệ thống lọc nước của Water Security gồm 6 bước, bắt đầu bằng một bộ lọc căn bản nhằm loại bỏ cặn bã hoặc các mảnh vỡ lớn, như tóc hoặc xơ có trong chất lỏng ban đầu. Tiếp đó, một bộ lọc carbon loại bỏ các chất hữu cơ phế thải có trong nước tiểu như urea, uric acid và creatinine, cũng như các chất diệt trùng hoặc diệt vi khuẩn thường có từ các nguồn nước ở đồng ruộng. Chất lỏng sau đó được bơm qua một hệ thống do công ty Water Security thiết kế bao gồm rất nhiều vi hạt nhựa iodine tổng hợp. Khi có bất kỳ các vi sinh vật nào chạm vào các hạt này, chúng đều phóng ra chất iodine để tiêu diệt vi sinh vật.

Phó tổng giám đốc công ty, ông Ken Kearney nói: “Iodine ngấm từ từ vào nước và rất ổn định trong điều kiện môi trường nhiệt độ và độ kiềm khá rộng. Hệ thống này đồng thời cũng có thể giải quyết được tất cả các nguồn nước nhiễm bẩn nặng nhất trên hành tinh và cung cấp nước sạch, an toàn”. Nước sẽ được giữ lại một thời gian trong bồn chứa nhằm giúp cho iodine có đủ thời gian tiêu diệt toàn bộ vi sinh. Sau đó một hệ thống lọc loại bỏ iodine, các muối nitrat lẫn kim loại nặng. Cuối cùng, nước được dẫn qua một hệ thống lọc nhằm loại bỏ cryptosporidium (một loại ký sinh trùng trong nước miễn nhiễm với iodine) và cung cấp một nguồn nước hoàn toàn trong sạch.

Từ lâu nay, các kỹ sư NASA đã suy nghĩ rất nhiều về vấn đề chất thải của con người. Chuyến đi bộ ngoài quỹ đạo kéo dài 15 phút đầu tiên của phi hành gia Alan Shepherd quá ngắn đến mức không ai nghĩ đến việc thiết kế một chỗ chứa nước tiểu trong bộ đồ phi hành gia. Trong 15 phút này, một vấn đề trục trặc về điện đã xảy ra khiến anh bị trì hoãn hết 86 phút không trở về được. Bàng quang của Shepherd nhanh chóng bị căng đầy và lần đầu tiên anh đã gọi điện về trung tâm. Sau khi cân nhắc, trung tâm điều khiển đành trả lời rằng: “Hãy thải nó trong bộ đồ bay”. Sau này, các nhà du hành trên các tàu vũ trụ Gemini và Apollo được trang bị một chiếc túi nhựa bao lấy phần dưới cơ thể. Sau khi gạn lọc, phi hành đoàn được yêu cầu niêm phong túi này và trộn nó với một chất lỏng sát trùng để tạo một “chất thải ổn định” theo mong muốn.

Theo một nghiên cứu của NASA vào năm 1975, nhìn chung hệ thống xử lý chất thải của tàu Apollo thỏa mãn tương đối nhu cầu theo quan điểm kỹ thuật. Nhưng theo quan điểm chung của phi hành đoàn, hệ thống này hoàn toàn không ổn. Đối với các tàu con thoi, NASA đã thiết kế một hệ thống nhà vệ sinh trị giá 23 triệu USD có thể làm khô chất thải, sau đó đem trở về trái đất.

Hệ thống lọc nước của Water Security cho phép NASA giải quyết hai vấn đề cùng một lúc. Nó giải quyết được vấn đề nước thải, đồng thời tái chế nước tiểu thành nước uống cho các phi hành gia. NASA đang tiến hành kiểm tra hệ thống này tại trung tâm điều hành không gian Marshall ở Huntsville, Alabama. Ngoài ra, Water Security cũng đã bắt đầu sử dụng kỹ thuật của mình tại nhiều nơi thiếu nguồn cung cấp nước sạch.

Trong mùa hè này, Cơ quan Chăm sóc trẻ em quốc tế đã xây dựng một hệ thống lọc nước tại miền Bắc Iraq. Robert và Roni Anderson, những người sáng lập cơ quan, xây dựng hệ thống này trên một xe Toyota chuyên dụng và đưa đến hàng chục ngôi làng để cung cấp nước sạch. Hệ thống này cung cấp trung bình mỗi phút 5 gallon nước, trong một ngày lọc nước có thể cung cấp nước cho một ngôi làng 5.000 dân sử dụng cả tháng. Chi phí trung bình khoảng 3cent/1 gallon.

Không chỉ các khu vực bị chiến tranh tàn phá mới thiếu nước. Sau cơn sóng thần tấn công Indonesia tháng 12/2004, rất nhiều nguồn nước sạch đã bị nhiễm mặn và nhiễm chất độc từ đường phố. Kearney cho biết, hệ thống lọc nước của Water Security có thể giải quyết được cả những thảm họa như vậy. Nói chung, kỹ thuật này đã được kiểm tra tại một khu vực nước thải ở Jakarta và cung cấp được lượng nước đạt các tiêu chuẩn mà tổ chức bảo vệ môi trường đề ra.