Các nhà nghiên cứu tin rằng phương
pháp khử muối tách dung môi giao động nhiệt có thể chuyển đổi cho ngành công
nghiệp nước (Ảnh: lnzyx/Depositphotos)
Một
sản phẩm phụ của quá trình sản xuất dầu khí, các nhà máy điện nhiên liệu hóa
thạch, khử sunfua ống khói, rò rỉ bãi rác, nước thải công nghiệp và khử muối
trên đất liền, nước muối siêu mặn xử lý rất khó và tốn kém và nếu quản lý không
đúng cách, chúng có thể gây tổn hại nghiêm trọng với nguồn nước ngầm và nước
bề mặt. Có được một phương pháp hiệu quả chi phí phải chăng để xử lý lượng nước
muối này có thể mang lượng nước khổng lồ để sử dụng cho công nghiệp và nông
nghiệp và thậm chí là một nguồn nước uống khả thi.
Nắm
rõ những thách thức đó, các kỹ sư từ Đại học Columbia tại Thành phố New York
đã phát minh ra một phương pháp dựa trên dung môi để tách nước ngọt từ nước muối
này. Phương pháp có hiệu lực, hiệu quả và chi phí thấp và họ gọi là đó là phương
pháp “tách dung môi giao động nhiệt” hay TSSE.
Có 2
phương pháp cơ bản để khử nước muối siêu mặn hiện đang được triển khai là thẩm
thấu ngược (RO) và chưng cất. Thẩm thấu ngược phù hợp với nước có nồng độ muối
thấp nhưng với nước muối siêu mặn, nó đòi hỏi điều kiện áp suất cao rất đắt đỏ
và ngốn năng lượng. Chưng cất vốn làm bay hơi nước muối cũng đòi hỏi lượng năng
lượng đắt phi thực tế.
Trái
lại, phương pháp TSSE rất đơn giản. Phương pháp này sử dụng một dung môi với độ
hòa tan nước tùy thuộc vào nhiệt độ. Thay đổi nhiệt độ cũng sẽ làm thay đổi độ
hòa tan. Dung môi này được bổ sung vào nước muối mà ở đó nó sẽ nổi bên trên
chất lỏng chứa muối đậm đặc hơn. Ở nhiệt độ phòng, nước từ nước muối sẽ bị hút
vào dung môi. Sau giai đoạn này, dung môi được hút ra và làm ấm nhờ mức nhiệt
thấp dưới 70° C. Bản chất giao động nhiệt của dung môi sau đó sẽ tách nó ra khỏi
nước. Nước được khử muối thu được sau đó sẽ chìm xuống đáy và được thu lại.
“Tôi
nghĩ tách dung môi có thể là phương pháp khử muối thay thế hoàn hảo mà cơ bản
khác biệt với các phương pháp thông thường vì nó không cần màng lọc và không dựa
vào việc đổi pha hóa hơi. Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng TSSEE có thể là
công nghệ khả thi – nó có hiệu lực, hiệu quả, có thể nâng quy mô và có thể
vận hành ổn định”, trưởng nhóm kỹ sư, Phó Giáo sư Ngai Yin Yip cho biết.
Và
xét về tính ổn định, yêu cầu nhiệt thấp cho quy trình này là một trong những
yếu tố hấp dẫn nhất. Tùy thuộc vào vị trí triển khai công nghệ, mức nhiệt độ
thấp dưới 70° C có thể áp dụng bình thường với chi phí thấp hoặc ổn định từ
các nguồn năng lượng mặt trời mức thấp, nhiệt thải tại chỗ từ các quá trình
công nghiệp hay địa nhiệt giếng khoan nông.
“Chúng tôi nghĩ rằng TSSE có thể chuyển đổi cho công nghiệp. Nó có thể thay
thế cho hoạt động chưng cất phổ biến để khử muối độ mặn cao và giải quyết được
những mức độ mặn mà hệ thống RO không thể làm được. Điều này cơ bản cải thiện
tính bền vững trong xử lý nước sản xuất, chất cô đặc sau quá trình khử muối trên
đất liền, chất thẩm thấu từ bãi rác và các dòng nước muối siêu mặn. Chúng ta có
thể loại bỏ vấn đề ô nhiễm từ nước muối này và tạo ra nước sạch hơn và có khả
năng sử dụng hơn cho hành tinh”, Yip cho biết thêm.
Nghiên cứu của đại học Columbia đã chỉ ra rằng TSSE có thể khử nước muối với
độ mặn gấp 7 lần muối biển. Đây là mức cải thiện rất lớn so với thẩm thấu ngược
– tiêu chuẩn vàng cho khử muối hiện tại.
Một
nghiên cứu cúa gần đầy từ LHQ nêu lên nhu cầu bức thiết nhằm xử lý hiệu quả nước
muối siêu mặn được tạo ra trong quá trình sản xuất uống, chỉ ra rằng với mỗi
lít nước ngọt mà nhà máy sản xuất, cũng có 1,5 lít nước muối được tạo ra. Trên
quy mô toàn cầu, đó là 142 triệu m3 nước muối siêu mặn mỗi ngày hay trong một
năm, đủ để làm ngập cả bang Florida dưới 30 cm nước. Con số này dĩ nhiên ngoại
trừ nước muối từ các hoạt động công nghiệp khác vốn làm cho vấn đề thậm chí bức
thiết hơn. Xem thêm tại
đây.
LH
(New Atlas)