Được xem như một phần tất yếu không thể thiếu trong cuộc sống nhưng nước sạch chỉ chiếm một phần rất nhỏ so với tổng lượng nước biển trên toàn cầu. Cho đến nay phương pháp chủ yếu để tách lấy nước sạch từ nước biển là dùng nhiệt làm bay hơi – một giải pháp tương đối đắt đỏ và không hiệu quả - đặc biệt với nhu cầu sử dụng nước sạch ngày càng lớn của thế giới.
Nhưng mới đây các kỹ sư từ Viện Công nghệ Massachusetts đã tìm ra một phương pháp mới có thể làm thay đổi hoàn toàn cách chúng ta tạo ra nước sạch có thể sử dụng được. Thay đổi đột phá này là nhờ vào thiết bị lọc nước giá rẻ, nhỏ gọn có thể giúp các vùng đang bị thiếu nước dễ dàng có được nguồn nước uống được từ nước biển.
Thiết bị này được phác thảo trong một nghiên cứu đăng tải vào tháng trước trên Joule. Theo nghiên cứu này, cho dù có kích thước nhỏ gọn, thiết bị này cũng có thể mở rộng khiến nó trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho các vùng ở gần biển nhưng lại đang phải đối phó với tình trạng thiếu nước sạch.
Không chỉ làm bay hơi nước biển để lọc nước, thiết bị này tạo ra các xoáy nước như chu trình tuần hoàn của nước biển trên đại dương toàn cầu để lọc nước mà không làm muối ngưng tụ gây tắc nghẽn trong thiết bị.
Ngay cả những khu vực chưa gặp tình trạng thiếu nước sạch nhưng với tình trạng khí hậu toàn cầu đang ngày một nóng hơn, kéo theo nhu cầu sử dụng nước tăng cao. Trong khi đó nhiều nguồn nước sạch đang dần cạn kiệt do sử dụng quá mức, vì vậy việc tìm được một giải pháp thay thế để cung cấp nước sạch là điều vô cùng cấp thiết.
Theo nghiên cứu này, thiết bị trên sẽ tạo ra các dòng nước chuyển động tròn giống như các xoáy nước nhỏ với chức năng tương tự như vòng tuần hoàn muối nhiệt của đại dương trên toàn cầu. Dưới tác động của ánh nắng mặt trời, nước biển bay hơi và làm nồng độ muối ngày càng cao hơn. Nồng độ muối càng cao thì chất lỏng càng đặc và nặng hơn, làm cho phần nước biển này có xu hướng chìm xuống bên dưới để đẩy phần nước biển có nồng độ thấp hơn lên trên, tạo nên vòng tuần hoàn của nước biển.
Thiết bị mới của các kỹ sư MIT cũng mô phỏng chu trình tuần hoàn này để loại bỏ muối trong nước biển.
Thiết bị này hoạt động như thế nào?
Các nhà khoa học sử dụng một chiếc hộp nhỏ, mỏng bên trên phủ một lớp vật liệu tối để hấp thụ hiệu quả nhiệt từ mặt trời. Bên trong, chiếc hộp này được chia thành 2 phần trên dưới. Nước biển khi chảy vào qua nửa trên chiếc hộp, được tiếp xúc với một lớp bay hơi sử dụng nhiệt mặt trời. Hơi nước sau đó được dẫn xuống nửa dưới của hộp, nơi có một bộ ngưng tụ hơi nước làm mát bằng không khí để tạo thành nước tinh khiết có thể uống được.
Thiết bị thí nghiệm trong nghiên cứu của các kỹ sư MIT
Các nhà nghiên cứu đặt nghiêng toàn bộ chiếc hộp trong một bình rỗng lớn hơn, sau đó gắn các ống dẫn từ phần trên của hộp nối xuống phía dưới của bình. Bình này lại được đặt nổi trong nước muối. Do chênh lệch áp suất, nước sẽ được đẩy lên qua ống dẫn và vào trong hộp, tại đây độ nghiêng của hộp kết hợp với nhiệt độ của mặt trời sẽ tạo nên dòng xoáy nước khi nó chảy qua.
Xoáy nước này giúp nước mặn tiếp xúc với lớp bay hơi phía trên hộp, đồng thời giữ cho nước muối tuần hoàn chảy xuống dưới, thay vì lắng đọng và gây tắc nghẽn lớp bay hơi này. Ý tưởng về khả năng lọc muối thụ động bằng năng lượng mặt trời đã được nhiều nhóm khác thử nghiệm, nhưng các kỹ sư của MIT cho biết, hệ thống của họ mang lại hiệu suất tạo ra nước sạch và loại bỏ muối cao hơn.
Các kỹ sư MIT cho biết thiết bị thử nghiệm có thể tạo ra 4-6 lít nước sạch mỗi giờ
Họ khẳng định nếu hệ thống được thiết kế có kích thước bằng một valy nhỏ, nó có thể tạo ra khoảng 4-6 lít nước uống được mỗi giờ và có thể sử dụng vài năm trước khi cần thay thế các bộ phận. Với quy mô và hiệu suất đó, hệ thống có thể sản xuất được nước uống với tốc độ và giá thành rẻ hơn cả nước máy hiện tại.
Một thiết bị với kích thước lớn hơn nữa có thể sản xuất thụ động đủ nước uống để đáp ứng nhu cầu cho một gia đình nhỏ. Hơn thế nữa, khi được xây dựng với quy mô như một nhà máy, nó hoàn toàn có khả năng đáp ứng nhu cầu cho các cộng đồng nhỏ ở ven biển nhưng hiện chưa tiếp cận được nguồn nước sạch. Các cộng đồng dân cư sống trên đảo chính là những đối tượng thích hợp.
