Nữ giảng viên trẻ nghiên cứu công nghệ mới biến nước mặn thành nước ngọt

Với đề tài nghiên cứu hệ thống màng kết hợp FO-MD để xử lý nước nhiễm mặn nhằm cung cấp nước sạch cho vùng ven biển và hải đảo, tiến sĩ Nguyễn Thị Hậu, giảng viên Khoa Hóa học và môi trường Trường ĐH Đà Lạt, trở thành một trong 17 tác giả lọt vào vòng chung khảo Giải thưởng Khoa học và Công nghệ dành cho giảng viên trẻ năm 2024.

Đây là đề tài được các nhà khoa học trong ban giám khảo đánh giá có giá trị thực tiễn cao, cùng với 16 đề tài khác vượt qua hàng trăm công trình nghiên cứu và sản phẩm công bố khoa học-chuyển giao của các giảng viên trẻ đến từ 29 cơ sở giáo dục ĐH trên cả nước.

Tìm kiếm giải pháp tối ưu

Tiến sĩ Nguyễn Thị Hậu chia sẻ: “Biến đổi khí hậu toàn cầu đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng và được dự báo là sẽ có diễn biến phức tạp trong những năm tới, biểu hiện rõ nhất là các hiện tượng thời tiết bất thường như lũ lụt, sạt lở, hạn hán, xâm nhập mặn diễn ra thường xuyên và kéo dài, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống của người dân. Đặc biệt, Việt Nam được đánh giá là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề của biến đổi khí hậu do có bờ biển dài”.

Theo nữ giảng viên, vào mùa khô, lượng dòng chảy trên các sông nhỏ dẫn đến tình trạng xâm nhập mặn diễn ra nghiêm trọng ở một số tỉnh miền Trung và các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long, hầu hết các giếng khoan đều bị nhiễm mặn và người dân không có nguồn nước ngọt để sử dụng.

“Hiện tại vẫn chưa có phương pháp thực sự hiệu quả để khắc phục tình trạng này. Người dân ở đó thường phải trả chi phí rất cao cho việc mua nước ngọt để sử dụng. Vì vậy, cần thiết phải tìm ra một nguồn nước sạch để sử dụng cho vùng ven biển và hải đảo khi các công nghệ đang áp dụng hiện tại không đảm bảo yêu cầu tạo ra một nguồn nước sạch bền vững”, tiến sĩ Hậu nhìn nhận.

Để xử lý tình trạng nhiễm mặn, biến nước biển thành nước ngọt từng có nhiều công nghệ được áp dụng, như công nghệ chưng cất bằng nhiệt, trao đổi ion, thẩm thấu ngược (Reverse osmosis – RO), màng lọc nano, phương pháp điện thẩm tách (Electrodialysis -ED). Các công nghệ trên đều có ưu điểm nhưng có nhược điểm chung là chi phí đầu tư cao, thiết bị dễ và nhanh bị bám bẩn…

Chính vì thế, tiến sĩ Hậu đã lựa chọn nghiên cứu về công nghệ màng kết hợp FO – MD (Forward Osmosis – Membrane Distillation) nhằm tìm ra những điều kiện hoạt động tối ưu cho mô hình FO và MD và đánh giá hiệu quả cũng như chi phí xử lý của công nghệ đề xuất với các công nghệ khử mặn khác hiện có ở Việt Nam.

Chi phí thấp, hiệu quả cao

“Màng thẩm thấu thuận FO là một trong những công nghệ mới hiện nay của thế giới và có tính khả thi cao trong việc ứng dụng cho quá trình khử muối với ưu điểm vượt trội như: sử dụng năng lượng thấp, bẩn màng ít, và hiệu quả khử muối cao. Đây là lựa chọn hiệu quả nhất cho xử lý nước nhiễm mặn”, nữ giảng viên cho hay.

Theo tiến sĩ Hậu, ưu điểm nổi bật của công nghệ này là hoạt động theo nguyên tắc thẩm thấu tự nhiên do sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa hai dung dịch, nước sẽ đi từ nơi có nồng độ thấp qua màng và đến nơi có nồng độ cao. Do đó, công nghệ màng lọc thẩm thấu thuận không sử dụng áp suất thủy lực như thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis – RO), điều này giúp tiết kiệm năng lượng và giảm tình trạng bẩn màng, dẫn đến chi phí xử lý thấp.

Khi nghiên cứu, tiến sĩ Hậu quyết định chọn mẫu nước biển tại ven biển tỉnh Ninh Thuận và đảo An Bình, tỉnh Quảng Ngãi để xử lý vì nơi đây đang đối mặt với tình trạng thiếu nước ngọt nghiêm trọng hơn cả.

Kết quả cho thấy hệ thống FO-MD đạt hiệu quả xử lý muối cao và không phụ thuộc vào độ mặn của dòng cấp vào. Những chất bẩn bám trên bề mặt màng FO là không đáng kể, có thể được làm sạch bằng cách rửa bằng nước DI trong 5 phút là đã có thể sẵn sàng cho chu kỳ tiếp theo. Hơn nữa, hệ thống tích hợp FO-MD có thể sản xuất nước sạch có chất lượng cao bởi vì nước mặn được xử lý qua 2 bậc màng trong suốt quá trình vận hành.

Theo tính toán sơ bộ ở phòng thí nghiệm (có kết hợp năng lượng mặt trời), tổng chi phí vận hành hệ thống FO-MD để xử lý 1 m³ nước ngọt là 20.389 đồng. Trong khi đó, tổng chi phí vận hành cho hệ thống RO (công nghệ thẩm thấu ngược) để xử lý 1 m³ nước ngọt là 49.160 đồng, đắt gấp 2,4 lần công nghệ FO-MD.

Được biết đề tài này đã được Trường ĐH Đà Lạt nghiệm thu loại xuất sắc trước khi tham gia giải thưởng. “Hiện nay, tôi đang tiếp tục thực hiện các đề tài của quỹ NAFOSTED, dự án của Vingroup tập trung vào tổng hợp màng lọc FO và MD, sử dụng những kết quả tối ưu ở phòng thí nghiệm để từng bước thiết kế máy lọc nước biển có tích hợp năng lượng mặt trời ứng dụng cho xử lý nước biển vùng hải đảo và tàu thuyền đi biển”, tiến sĩ Nguyễn Thị Hậu chia sẻ.