Vì sao ít người tách nước ngọt từ nước biển?

Khi các thành phố lún sâu vì hết nước ngọt, giải pháp hiển nhiên sẽ là tách nước biển. Song thực tế, công nghệ này tiến rất chậm trong hàng nghìn năm qua. Mặc dù việc khử muối khỏi nước nghe dễ dàng, nhưng năng lượng phải bỏ ra cho việc này vẫn khó mà chấp nhận được.

"Cho đến gần đây, việc khử muối khỏi nước biển vẫn là một giải pháp cực kỳ đắt đỏ", Gary Crisp, một kỹ sư của Tập đoàn nước miền tây Australia, cho biết.

Uống trực tiếp nước biển là một ý tưởng tồi vì cơ thể bạn phải dùng một lượng nước còn lớn hơn để đào thải muối qua đường tiểu. Nước biển chứa khoảng 130 g muối trên mỗi gallon (khoảng 4,5 lít). Việc khử muối có thể làm giảm lượng muối xuống dưới 2 gram trên mỗi gallon, là giới hạn an toàn mà con người có thể uống được.

Hiện tại, trên toàn thế giới có khoảng 10 đến 13 tỷ gallon nước biển được khử muối mỗi ngày. Chúng chỉ chiếm 0,2% tổng tiêu thụ trên toàn cầu. Con số này đang tăng lên.

Những nỗ lực của Aristotle

(Ảnh minh họa: ag.arizona.edu)

Quay trở lại thế kỷ 4 trước Công nguyên, Aristotle đã hình dung ra việc sử dụng các màng lọc để loại muối khỏi nước biển. Nhưng hoạt động thực tiễn đầu tiên lại dùng phương pháp chưng cất, tức là đun sôi nước biển để thu hơi nước. Khoảng năm 200 sau Công nguyên, các thuỷ thủ bắt đầu tách nước biển bằng các bình đun đơn giản trên tàu.

Năng lượng cần dùng cho kỹ thuật này khiến nó trở nên quá đắt ở quy mô lớn. Chính vì thế, thị trường chính cho công nghệ "khử muối bằng nhiệt này" là ở các quốc gia dầu lửa ở Trung Đông, nơi nước cực kỳ khan hiếm.

Kể từ thập kỷ 1950, các nhà nghiên cứu đã phát triển những loại màng có thể lọc muối, tương tự như hình dung của Aristotle. Hiện nay, kỹ thuật màng này cần dùng đến 1/4 năng lượng và chi phí bằng một nửa giá của phương pháp chưng cất.

"Trong 10 năm vừa qua, kỹ thuật màng lọc đã được cải tiến đến độ có thể thay thế được cho kỹ thuật chưng cất", Crisp nói.

Năng lượng là chìa khoá

Nhưng ngay cả với các màng lọc, người ta vẫn phải dùng rất nhiều năng lượng để sinh áp suất cao, đủ sức ép nước chảy qua các tấm lọc. Các phương pháp hiện nay đòi hỏi tốn 14 kWh điện để khử muối cho 1.000 gallon nước biển.

Một người Mỹ trung bình hiện tiêu thụ từ 80 đến 100 gallon nước mỗi ngày. Toàn bộ quốc gia này dùng khoảng 323 tỷ gallon nước bề mặt và 84,5 tỷ gallon nước ngầm cho một ngày đêm. Nếu một nửa trong số đó sinh ra từ kỹ thuật khử nước biển, Mỹ sẽ cần thêm 100 nhà máy điện nữa, và mỗi nhà máy phải có công suất 1 gigawatt.  

Hiện tại, tốc độ sử dụng nước nhanh gấp đôi tốc độ tăng dân số của loài người, khiến nhiều cộng đồng rơi vào tình trạng khan hiếm nước. Nhu cầu đó đẩy giá nước ngày càng cao hơn, khiến cho việc khử nước biển trở nên hấp dẫn.

T. An