Quá trình Desalination đang phát triển mạnh mẽ. Nhưng vấn đề về nước mặn độc hại là gì?

Nếu chỉ con người có thể uống nước biển mà không chết, chúng ta sẽ không phải đối mặt với khủng hoảng nước. Để không chết, trước hết bạn phải đun sôi nước biển và thu hồi hơi nước tinh khiết, hoặc bạn có thể có một bộ lọc màng hiện đại loại bỏ tất cả muối và, thuận tiện, sinh linh biển.

Đây là ý tưởng gây tranh cãi đằng sau quá trình Desalination quy mô lớn—các cơ sở đắt tiền lớn chuyển nước biển thành một chất lỏng không giết người. Lời chỉ trích cổ điển về Desal là nó tốn rất nhiều năng lượng để xử lý nước biển, và chúng ta thực sự không nên đốt thêm nhiên liệu hóa thạch nào ngoài những gì chúng ta cần. Nhưng một vấn đề ít được nói đến là ảnh hưởng đối với môi trường địa phương: Sản phẩm chính của Desal là muối nước, được các cơ sở đẩy ra biển. Chất này chìm xuống đáy biển và gây thiệt hại cho hệ sinh thái, làm sụt giảm mức ô nhiễm oxy và tăng cường nồng độ muối.

Thật không may, các nhà khoa học chưa có ý tưởng tốt về lượng muối nước mặn mà 16,000 cơ sở Desal đang sản xuất trên toàn thế giới. Cho đến bây giờ. Nhóm nghiên cứu báo cáo ngày hôm nay rằng sản xuất muối nước mặn toàn cầu cao hơn 50% so với các ước lượng trước đây, đạt tổng cộng 141.5 triệu mét khối mỗi ngày, so với 95 triệu mét khối nước ngọt thực sự được sản xuất từ các cơ sở. Tin xấu cho môi trường, nhưng mọi thứ không phải là hoàn toàn tồi tệ: Công nghệ Desal đang phát triển nhanh chóng, vì vậy các nhà máy đang trở nên hiệu quả hơn, cả về muối nước mặn và năng lượng sử dụng.

Thường các cơ sở Desalination thuộc một trong hai loại: nhiệt và màng lọc. Với phương pháp nhiệt, bạn hút nước biển, đun nó lên để có hơi nước tinh khiết, và bơm phần muối nước còn lại trở lại biển. Với màng lọc, bạn đẩy nước biển ở áp suất lớn qua một loạt bộ lọc, loại bỏ hết muối và các chất cặn khác.

Phương pháp nhiệt là phương pháp cổ điển hơn—trước những năm 1980, 84% nước biển được làm sạch thông qua quá trình này. Tuy nhiên, từ đầu thế kỷ mới, một loại công nghệ màng cụ thể, ngược ôsmô (chúng ta sẽ gọi là RO), đã tăng mạnh. Các cơ sở RO hiện nay sản xuất 69% nước biển được làm sạch trên toàn thế giới.

Tại sao? Bởi vì RO rẻ hơn và hiệu quả hơn. Các tiến bộ trong công nghệ màng đồng nghĩa với việc cơ sở càng cần ít áp lực, và do đó ít năng lượng hơn, để lọc nước biển. Như một lợi ích bổ sung, RO tạo ra ít muối nước mặn hơn. Với phương pháp nhiệt, 75% nước bạn đưa vào có thể rời đi dưới dạng muối nước mặn. Với RO, nước ngọt và nước thải là gần như bằng nhau, khoảng 50-50.

“Điều này cũng phụ thuộc vào nước nguồn,” hoặc nước đầu vào, như Edward Jones, đồng tác giả của nghiên cứu mới và một nhà khoa học môi trường tại Đại học Wageningen ở Hà Lan, nói. “Ngược ôsmô là ít hiệu quả nhất khi bạn đang làm sạch nước cực mặn, như nước biển. Và nó trở nên hiệu quả hơn và hơn khi độ mặn của nước nguồn giảm đi.”

Điều này là một xem xét quan trọng vì không phải tất cả các cơ sở Desal đều xử lý nước biển. Trên thực tế, nếu bạn nhìn vào bản đồ ở trên, bạn sẽ thấy có rất nhiều cơ sở nằm trong đất liền. Chúng đang xử lý nước mặn nhẹ (tức là chỉ hơi mặn) từ các đáng cấp hoặc sông để sử dụng cho việc uống, hoặc sử dụng trong ngành công nghiệp và nông nghiệp. Chúng tự nhiên hiệu quả hơn các nhà máy ven biển xử lý nước biển.

Đó là một phần của lý do tại sao các nhà máy ven biển ở Trung Đông và Bắc Phi sản xuất một tỷ lệ đáng kinh ngạc của muối nước mặn trên thế giới. Tổng cộng có 173 quốc gia và vùng lãnh thổ vận hành các nhà máy Desal, nhưng chỉ có bốn quốc gia - Saudi Arabia, Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất, Kuwait và Qatar - sản xuất 55% muối nước mặn toàn cầu, theo nghiên cứu mới.

Lý do thứ hai cho sự chênh lệch là ở Trung Đông họ đang sử dụng các nhà máy nhiệt lượng lão hóa, không hiệu quả, trong khi phần còn lại của thế giới đã chuyển sang RO. “Những nhà máy này rất, rất đắt để xây dựng, nên không có khả năng chúng sẽ bị ngừng hoạt động,” Jones nói. “Vì vậy, vẫn sẽ có những nhà máy này hoạt động tạo ra lượng muối nước mặn lớn, đặc biệt là ở Trung Đông, nơi họ có một mạng lưới nhà máy Desal nhiệt lượng rất phát triển.”

Các quốc gia ở Trung Đông có khả năng tiếp tục vận hành những thứ tiêu tốn năng lượng này vì họ tràn ngập tiền dầu nhưng thiếu nguồn nước. Nhưng khi dân số tăng lên ở nơi khác trên thế giới và biến đổi khí hậu gây ra hạn hán, Desal trở nên là một lựa chọn ngày càng hấp dẫn. (Các nhà phân tích dự báo mức tăng trưởng hàng năm cho ngành công nghiệp này sẽ gần 9% ít nhất trong bốn năm tới. Bạn có thể thấy rõ sự bùng nổ của Desal gần đây trong biểu đồ dưới đây.) Ví dụ, năm ngoái, Cape Town đã nhanh chóng đưa các nhà máy RO tạm thời vào hoạt động để thành phố không phải chịu đựng giữa một đợt hạn hán nghiêm trọng.

“Sự khan hiếm nguồn nước gia tăng là yếu tố quan trọng,” Manzoor Qadir, đồng tác giả của nghiên cứu mới và giám đốc phụ trách Viện Nghiên cứu Nước, Môi trường và Sức khỏe của Đại học Liên hiệp Quốc nói. “Đồng thời, nếu bạn nhìn vào các quốc gia nơi việc lọc nước biển tăng mạnh, đó là những quốc gia có khả năng chi trả được.”

Sự bùng nổ về mặt lọc nước biển đưa theo mình một làn sóng muối nước mặn. Bởi vì chất này nặng hơn nước biển thông thường, nó chìm xuống đáy biển và làm đảo lộn cộng đồng động vật sống phong phú, chúng cảm thấy mình cần ít muối hơn và cần nhiều oxy hơn. Các cơ sở có thể giảm thiểu ảnh hưởng môi trường bằng cách, ví dụ, trộn muối nước mặn với nước biển trước khi bơm ra, để pha loãng nó. Họ cũng có thể chú ý đưa ra sản xuất phụ phẩm ở nơi dòng chảy mạnh nhất, giúp phân tán muối nước mặn nhanh chóng hơn. Ở nơi đất liền, một nhà máy có thể hơi nước trong các hồ và đưa đi muối còn lại.

Nhưng muối nước mặn không chỉ là nước mặn vô cùng — nó có thể chứa đựng nhiều kim loại nặng và hóa chất giữ cho nước nguồn không bị kẹt trong cơ sở thiết bị phức tạp và đắt tiền. “Các chất chống rong nước được sử dụng trong quá trình, đặc biệt là trong quá trình xử lý trước của nguồn nước, tích tụ và xả ra môi trường ở nồng độ có thể gây hại cho hệ sinh thái,” Jones nói. Việc pha loãng có thể giúp giải quyết vấn đề siêu muối, nhưng nó không loại bỏ chất độc hại.

Nhưng đây là cơ hội: Nước xả ra cũng có thể chứa các nguyên tố quý như uranium. Điều này có thể là động lực đủ để biến muối nước mặn từ sản phẩm phụ có hại thành nguồn thu nhập. Hoặc bạn có thể sử dụng các hồ hơi nước ở nơi đất liền để sản xuất muối đường thương mại để tẩy đường đường. Và điều đó có thể giúp làm sạch ngành công nghiệp này, bởi vì làm ăn có lợi.

“Chắc chắn có những cơ hội kinh tế sẵn có,” nói Jones. “Đó là lý do tại sao chúng tôi nhấn mạnh rằng có tin tốt ở đây. Có cơ hội cũng như đây là một thách thức lớn hiện tại.”

Desal, mặc dù có nhược điểm, nhưng không thể biến mất. Khi nó trở nên rẻ hơn, sự áp dụng sẽ tiếp tục tăng. Các quốc gia Trung Đông hoàn toàn phụ thuộc vào nó, trong khi các khu vực khác, như miền Nam California, sử dụng nó để bổ sung nguồn nước truyền thống—và ngày càng không dự đoán được. Một nhà máy do Poseidon Water vận hành, ví dụ, cung cấp 10% nguồn cung cấp nước của Quận San Diego.

“Đó là đủ nước để phục vụ 400,000 cư dân,” nói Jessica Jones, người phát ngôn cho Poseidon. “Đây là nguồn cung nước mới duy nhất ở quận không phụ thuộc vào tuyết ở dãy núi Sierra hoặc mưa địa phương—thực sự chống chịu với biến đổi khí hậu.”

Trừ khi, tất nhiên, mực nước biển đang tăng do biến đổi khí hậu, đe dọa những nhà máy lọc muối ven biển trên khắp thế giới. Và một cách mỉa mai, những cơ sở này đang tiêu thụ lượng năng lượng lớn, đóng góp cho vấn đề phát thải. "Từ góc độ ảnh hưởng, độ cường độ năng lượng là lớn," nói Michael Kiparsky, giám đốc Viện Nước Wheeler tại ĐH Berkeley, người không tham gia vào nghiên cứu này. "Thậm chí nếu được cung cấp bởi các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời hoặc gió, bạn vẫn đang sử dụng một lượng năng lượng đáng kể, có thể được sử dụng ở nơi khác để thay thế việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch."

“Lọc muối không phải là một phương thuốc chữa bệnh toàn diện,” thêm Kiparsky. Ở những nơi như California, nó có thể là bổ sung cho nguồn nước truyền thống như tuyết. Và trong khi hiệu suất của những nhà máy này sẽ cải thiện, đây vẫn là một công nghệ cơ bản đòi hỏi năng lượng. “Có giới hạn lý thuyết về việc giảm độ cường độ năng lượng có thể có cho quá trình lọc nước biển,” nói Kiparsky. “Nó sẽ không bao giờ rẻ.”

Đây là một thế giới kinh hoàng mà chúng ta đã tạo ra cho chính mình, chắc chắn. Nhưng có lẽ chưa quá muộn để chúng ta làm sạch hành động của mình.

Những điều tuyệt vời khác từ MYTOUR

• Cách Corning tạo thủy tinh siêu tinh khiết cho cáp quang
• Khái niệm ô tô đi bộ của Hyundai tái tạo bánh xe
• Hãy đầu hàng cho bóng tối (chế độ)
• Phép màu thay đổi cuộc sống của tối ưu hóa bản thân
• XR là gì và làm thế nào tôi có được nó?
• 👀 Bạn đang tìm kiếm những thiết bị công nghệ mới nhất? Hãy kiểm tra các lựa chọn, hướng dẫn mua hàng và các ưu đãi tốt nhất quanh năm của chúng tôi
• 📩 Nhận thêm nhiều thông tin nội bộ với bản tin hàng tuần của chúng tôi