lovesouthernsocial.com

Hiểu cách thức thực hiện quá trình khử muối, một công nghệ biến nước biển thành nước uống và đảm bảo cung cấp cho hàng triệu người trên thế giới

"MAG - Nhà máy khử muối" (CC BY 2.0) của Melody Ayres-Griffiths

Khử muối là một quá trình xử lý nước vật lý - hóa học nhằm loại bỏ muối khoáng dư thừa, vi sinh vật và các phần tử rắn khác có trong nước mặn và nước lợ để thu được nước sinh hoạt.

Quá trình khử muối trong nước có thể được thực hiện bằng hai phương pháp thông thường: chưng cất nhiệt hoặc thẩm thấu ngược. Chưng cất nhiệt tìm cách bắt chước chu kỳ mưa tự nhiên. Sử dụng năng lượng hóa thạch hoặc năng lượng mặt trời, nước ở trạng thái lỏng được làm nóng - quá trình bay hơi chuyển nước từ thể lỏng sang thể khí và các hạt rắn được giữ lại, trong khi hơi nước được hệ thống làm mát thu giữ. Khi chịu nhiệt độ thấp hơn, hơi nước ngưng tụ, trở lại trạng thái lỏng.

Mặt khác, thẩm thấu ngược tìm cách làm cho quá trình trái ngược với hiện tượng thẩm thấu tự nhiên. Về bản chất, thẩm thấu là sự dịch chuyển của chất lỏng qua màng bán thấm, từ môi trường ít cô đặc hơn sang môi trường đậm đặc hơn, nhằm tìm kiếm sự cân bằng giữa hai chất lỏng. Thẩm thấu ngược yêu cầu một hệ thống bơm có khả năng tạo áp suất lớn hơn áp suất có trong tự nhiên để khắc phục hướng dòng chảy tự nhiên. Theo cách này, nước mặn hoặc nước lợ, là môi trường cô đặc nhất, sẽ chuyển sang ít cô đặc nhất. Màng bán thấm chỉ cho phép chất lỏng đi qua, giữ lại các hạt rắn, cho phép khử muối trong nước biển.

Khả năng áp dụng

Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (Irena) đã công bố trong báo cáo của mình về khử muối và năng lượng tái tạo (Khử mặn nước bằng năng lượng tái tạo), quá trình khử muối là nguồn nước lớn nhất để làm dịu cơn khát của con người và tưới tiêu ở Trung Đông, Bắc Phi và một số đảo Caribe. Theo thông tin có trên trang web của Hiệp hội khử mặn quốc tế (IDA), hơn 300 triệu người được cung cấp hàng ngày thông qua khử muối trên thế giới.

Có ít nhất 150 quốc gia sử dụng phương pháp khử muối cho nguồn cung cấp thường xuyên của họ, đặc biệt là những quốc gia ở vùng sa mạc hoặc những quốc gia gặp khó khăn về nguồn cung, chẳng hạn như ở Trung Đông và Bắc Phi. Một trong những nước đi đầu trong công nghệ này là Israel, nơi có khoảng 80% lượng nước uống của người dân đến từ biển.

Liên Hợp Quốc nêu ra trong báo cáo về nước và năng lượng rằng quá trình khử muối và bơm nước khử muối mang lại sự cải thiện cho một số vùng nhất định, nhưng chỉ ra tính không khả thi của công nghệ này ở các khu vực nghèo hơn, đặc biệt là đối với việc sử dụng nước quy mô lớn, chẳng hạn như trong nông nghiệp và ở trường hợp địa điểm quá xa nhà máy khử muối. Trở ngại chính là cả quá trình khử muối trong nước và việc bơm đến một vùng rất xa đều cần nhiều năng lượng để hoạt động, khiến cho phương pháp này không phù hợp với những tình huống này.

Irena chỉ ra rằng, ngoài chi phí năng lượng cao của quy trình, việc khử muối trong nước thường sử dụng năng lượng hóa thạch làm nguồn, không bền vững, giá cả thường xuyên thay đổi và khó vận chuyển. Tổ chức cũng bảo vệ rằng khi các nguồn năng lượng tái tạo trở nên rẻ hơn, những nguồn này nên được áp dụng. Việc sử dụng năng lượng mặt trời và thu hồi năng lượng từ nước thải là những giải pháp thay thế được cả LHQ và Irena chỉ ra để giảm chi phí khử muối. Các nguồn năng lượng phù hợp khác sẽ là gió và địa nhiệt.

Một vấn đề khác liên quan đến nước thải khử muối là thực tế là nó có thể tác động tiêu cực đến hệ sinh thái biển khi thải trực tiếp ra đại dương. O Viện Thái Bình Dương, một viện nghiên cứu độc lập ở California, Hoa Kỳ, đã nghiên cứu những tác động gây ra bởi quá trình khử muối trong nước ở Vịnh San Francisco và Vịnh Monterey, cả hai đều ở California.

Theo bảng báo cáo Các vấn đề chính trong khử mặn nước biển ở California: Tác động của biển, nước thải có nồng độ muối cao hơn nhiều so với nồng độ tự nhiên được tìm thấy trong nước biển và có dư lượng độc hại đối với một số sinh vật biển, chẳng hạn như các chất phụ gia hóa học được đưa vào xử lý nước và các kim loại nặng được thải ra từ các quá trình ăn mòn. xảy ra bên trong các đường ống. Trong trường hợp các đơn vị sử dụng phương pháp chưng cất nhiệt, thì vấn đề nữa là nước thải có nhiệt độ cao hơn nhiều so với nước biển.

Thông qua việc phát triển các công nghệ mới giúp giảm tiêu thụ năng lượng và giảm thiểu tác động đến môi trường, khử muối có thể trở thành một giải pháp thay thế cho các vấn đề liên quan đến khan hiếm nước trên toàn thế giới, góp phần cải thiện chất lượng cuộc sống của hàng triệu người.