Giải quyết tình trạng thiếu nước ngọt trên toàn cầu

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Yale, Hoa kỳ, cho rằng Công nghệ khử muối nước biển cải tiến nên đóng một vai trò quan trọng trong việc giúp chống lại tình trạng thiếu nước ngọt trên toàn thế giới.

Một số quốc gia đã đáp ứng được nhu cầu nước sạch của người dân bằng cách khai thác các nguồn nước ngọt tự nhiên.

Trong số tất cả các phương pháp giúp bảo tồn, tái sử dụng nguồn nước ngọt... đã được tận dụng, thì công nghệ khử muối nước biển cải tiến, có thể được thực hiện với chi phí hợp lý và tiết kiệm năng lượng.

Hơn 1/3 dân số thế giới đã sống trong các khu vực mà nhu cầu về nước ngọt ngày càng trở nên cấp thiết. Đến năm 2025, con số này gần như sẽ tăng gấp đôi. Một số quốc gia đã tìm cách đáp ứng nhu cầu nước sạch của người dân bằng cách khai thác các nguồn nước ngọt trong tự nhiên. Tuy nhiên, cách làm này vẫn không đem lại một viễn cảnh bền vững về lâu dài, điều này đã được chứng minh qua nhiều sự kiện. Dòng sông Jordan (đây là một dòng sông ở Tây Nam Á, dài 251 km, chảy từ chân núi Hermon vào biển Chết) là một trong những dòng sông thiêng liêng nhất thế giới, đang dần bị cạn kiệt.

"Các đại dương trên toàn cầu là một nguồn cung cấp nước hầu như vô tận, nhưng kỹ thuật loại bỏ muối từ các đại dương hiện rất tốn kém và tiêu hao nhiều năng lượng," theo Menachem Elimelech, một giáo sư hóa học và kỹ thuật môi trường, làm việc tại đại học Yale, Hoa Kỳ và là tác giả hàng đầu của nghiên cứu này.

Kết quả của nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Khoa Học, số ra ngày 5 tháng 8 năm 2011.

Thẩm thấu ngược buộc nước biển chảy qua một màng lọc muối là phương pháp hàng đầu cho việc khử mặn nước biển.

Trong nhiều năm, các nhà khoa học đã tập trung vào việc tăng thông lượng nước của màng lọc muối này, bằng cách sử dụng vật liệu mới, chẳng hạn như ống nano carbon để giảm thiểu năng lượng cần thiết để đẩy nước qua nó.

Trong nghiên cứu mới, Elimelech và William Phillip, làm việc tại trường Đại học Notre Dame, Hoa Kỳ, chứng minh thẩm thấu ngược đòi hỏi tối thiểu lượng năng lượng không thể được khắc phục, và công nghệ hiện thời đã bắt đầu tiếp cận giới hạn.

Thay vì tập trung vào việc tìm kiếm chất liệu mới để tạo ra màng lọc muối có thông lượng nước cao hơn, Elimelech và Phillip cho rằng sẽ thực sự hiệu quả hơn khi tập trung vào nghiên cứu giai đoạn trước và sau khi tiến hành khử muối.

Các chất hữu cơ tự nhiên và hạt vật chất có sẵn trong nước biển cần phải được lọc bỏ trước khi cho dòng nước biển chảy qua màng lọc muối. Các hóa chất sẽ được cho thêm vào trong nước biển để làm sạch và giúp việc loại bỏ các tạp chất dễ dàng hơn trong giai đoạn trước khi lọc muối. Nhưng vấn đề đặt ra là liệu màng lọc muối có thu hồi được các vật chất hữu cơ trên bề mặt của nó, bởi hầu như không phải tất cả các quá trình lọc bỏ tạp chất trước khi lọc muối đều thành công mỹ mãn, theo kết luận của các nhà khoa học.

Ngoài ra, Elimelech và Phillip tính toán rằng một màng lọc muối có khả năng lọc ra những khoáng chất tự nhiên có trong nước biển như boron và clorua sẽ giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng và chi phí. Hơn 70% lượng nước ngọt trên thế giới được sử dụng trong nông nghiệp, nhưng nước sạch có chứa các khoáng chất tự nhiên có sẵn trong nước biển như boron và clorua nồng độ thấp thì lại không thể được sử dụng cho những mục đích này. Chính vì thế, việc loại bỏ các khoáng chất này được tách riêng ra, trong giai đoạn sau lọc muối.

Hiện tại, các nhà khoa học tin rằng có thể phát triển một lớp màng vừa có thể lọc muối, vừa có thể lọc các khoáng chất tự nhiên như boron và clorua ở cùng thời điểm.

Elimelech cảnh báo: chúng ta nên nhận thức được rằng phương pháp khử muối nước biển chỉ được xem như là cứu cánh cuối cùng trong các nỗ lực nhằm cung cấp nước sạch trên phạm vi toàn cầu. Điều này cho thấy rằng cần thực hiện nhiều nghiên cứu dài hạn hơn nữa để xác định các tác động lên môi trường của việc khử muối công nghệ nước biển.

Tuy vậy, công nghệ khử muối nước biển đã và đang giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì sự tồn tại của loài người ở hiện tại và trong tương lai.

"Tất cả những điều này sẽ đòi hỏi vật liệu mới và hóa học mới, nhưng chúng tôi tin rằng đây là hướng đi, mà chúng ta nên tập trung nỗ lực để tiến về phía trước", Elimelech nói. "Vấn đề thiếu nước sẽ trở nên trầm trọng hơn, và chúng ta cần phải sẵn sàng đối phó với các thách thức bằng việc cải tiến và vận dụng công nghệ lọc muối nước biển một cách bền vững."