Lọc Nước Biển Đang Phát Triển Mạnh Mẽ Khi Các Thành Phố Đang Cạn Kiệt Nguồn Nước

Câu chuyện này ban đầu được đăng trên Yale Environment 360 và là một phần của sự hợp tác của Climate Desk.

Cách San Diego khoảng 30 dặm về phía bắc, dọc theo bờ biển Thái Bình Dương, có Nhà máy Lọc Nước Biển Claude “Bud” Lewis Carlsbad, nỗ lực lớn nhất để biến nước mặn thành nước ngọt tại Bắc Mỹ.

Mỗi ngày, 100 triệu gallon nước biển được đẩy qua màng bán thấm để tạo ra 50 triệu gallon nước được đưa đến người dùng trong thành phố. Carlsbad, hoạt động hoàn toàn từ năm 2015, tạo ra khoảng 10% nước ngọt mà 3.1 triệu người dân trong khu vực sử dụng, với chi phí gấp đôi so với nguồn nước chính khác.

Đắt đỏ, nhưng cần thiết vì nó cung cấp nguồn nước địa phương và đáng tin cậy. “Hạn hán là điều hiện diện tại California,” Jeremy Crutchfield, quản lý tài nguyên nước tại Cơ quan Nước Quận San Diego nói. “Chúng ta vừa trải qua một giai đoạn hạn hán kéo dài năm năm vào năm 2017. Nhà máy đã giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào nguồn cung cấp nhập khẩu, điều này thách thức ở California. Vì vậy, đó là một yếu tố đảm bảo đáng tin cậy.”

Nhà máy lọc nước biển thứ hai, tương tự như Carlsbad, đang được xây dựng tại Huntington, California với khả năng sản xuất 50 triệu gallon mỗi ngày. Hiện có 11 nhà máy lọc nước biển tại California, và 10 nhà máy nữa đang được đề xuất.

Đã lâu rồi desalination – viết tắt là desal – đã được chờ đợi. Trong nhiều thập kỷ, chúng ta đã được biết rằng một ngày nào đó nó sẽ biến đổi đại dương nước mặn thành nước ngọt và làm dịu khát khao của thế giới. Nhưng tiến triển đã diễn ra chậm chạp.

Nhưng hiện tại đã có những thay đổi, khi desalination đang được triển khai ở nhiều nơi trên thế giới. Nhiều yếu tố đang hội tụ để đưa những nhà máy mới vào hoạt động. Dân số đã tăng vọt ở nhiều nơi đang đối mặt với nguồn nước khan hiếm, bao gồm các khu vực ở Trung Quốc, Ấn Độ, Nam Phi và Hoa Kỳ, đặc biệt ở Arizona và California. Ngoài ra, hạn hán – một phần do biến đổi khí hậu – đang xảy ra ở nhiều khu vực mà không lâu trước đó cho rằng nguồn cung cấp của họ là dồi dào.

San Diego là một trong những nơi đó. Với chỉ 12 inch mưa mỗi năm trong khí hậu Địa Trung Hải của miền Nam California và không có nước ngầm, khu vực này nhận một nửa lượng nước từ sông Colorado xa xôi. Lượng tuyết rơi ở dãy núi Rocky và giữ cho con sông hùng mạnh đó chảy, tuy nhiên, đã giảm đi đáng kể trong hai thập kỷ qua, và theo một số nhà nghiên cứu có thể là một phần của quá trình khô hanh vĩnh viễn ở Miền Tây. Biến đổi khí hậu là một hiện tượng rất thực tế đối với các nhà quản lý nước ở khắp miền Nam Tây Hoa Kỳ và nơi khác.

Trong khi đó, chi phí của nước lọc đã giảm đi khi công nghệ tiến triển và chi phí của các nguồn khác tăng lên. Trong ba thập kỷ qua, chi phí của việc lọc nước biển đã giảm hơn một nửa.

Sự bùng nổ của việc lọc nước biển không có nghĩa là ở mọi nơi có biển đã tìm thấy một nguồn nước ngọt mới. Hoàn cảnh đóng vai trò quan trọng. “Khi dân số tăng lên và nguồn cung cấp nước bề mặt hiện có đang bị kiệt sức hoặc nước ngầm bị cạn kiệt hoặc bị ô nhiễm, thì các vấn đề trở nên nghiêm trọng và phải đưa ra quyết định” về việc lọc nước biển, Michael Kiparsky của Viện Nước Wheeler tại Trường Luật UC Berkeley nói. “Có những nơi trên thế giới nơi việc lọc nước biển là hợp lý về mặt kinh tế, nơi áp lực lớn lên tài nguyên nước và có rất nhiều nguồn năng lượng có sẵn,” như Trung Đông.

Các nhà ủng hộ việc lọc nước biển nhận thức được rằng ngành công nghiệp phải đối mặt và giải quyết một số vấn đề môi trường nghiêm trọng nếu muốn tiếp tục phát triển. Việc lọc nước biển đòi hỏi lượng năng lượng lớn, hiện tại ở một số nơi được cung cấp bằng nhiên liệu hóa thạch. Kiparsky cảnh báo về một chu trình phản hồi khi cần nhiều hơn các nhà máy lọc nước biển khi hành tinh ấm lên, điều này dẫn đến việc phát thải khí nhà kính nhiều hơn. Ngoài ra, có những lo ngại nghiêm trọng về sự tổn thương đến đời sống biển từ hệ thống hút nước của nhà máy và nước thải có nồng độ muối cao hơn.

Các nhà máy lọc nước biển lớn đầu tiên được xây dựng vào những năm 1960, và hiện có khoảng 20.000 cơ sở trên toàn cầu chuyển nước biển thành nước ngọt. Vương quốc Saudi Arabia, với ít nước ngọt và chi phí năng lượng rẻ cho nhiên liệu hóa thạch được sử dụng trong các nhà máy lọc nước biển của mình, sản xuất nhiều nước ngọt nhất so với bất kỳ quốc gia nào, chiếm 1/5 tổng lượng nước ngọt trên thế giới.

Úc và Israel cũng là những người chơi chính. Khi Đại hạn nghìn niên đã áp đảo Đông Nam Úc từ cuối những năm 1990 đến năm 2009, hệ thống nước ở khu vực giảm xuống chỉ còn một phần nhỏ của dung lượng lưu trữ của họ. Đối mặt với khủng hoảng, Perth, Melbourne và các thành phố khác đã bắt đầu một loạt dự án xây dựng nhà máy lọc nước biển lớn. Nhà máy ở Melbourne, cung cấp nước đầu tiên vào năm 2017, đã tốn 3,5 tỷ đô la để xây dựng và cung cấp 1/3 nguồn cung cấp nước của thành phố. Điều này rất quan trọng vì khu vực này đã có lượng mưa dưới trung bình trong 18 trong 20 năm qua.

Israel cũng chú trọng vào việc lọc nước biển. Họ có năm nhà máy lớn đang hoạt động và kế hoạch cho thêm năm nhà máy. Tình trạng thiếu nước kéo dài ở đó hiện nay đã là chuyện của quá khứ, khi hơn một nửa nhu cầu trong nước của đất nước này được đáp ứng từ nước từ Địa Trung Hải.

Toàn cầu, hơn 300 triệu người hiện nay có được nước từ các nhà máy lọc nước biển, theo Hiệp hội Lọc Nước Quốc Tế.

Tuy cần thiết nhưng nhà máy lọc nước biển sẽ không được xây dựng trên mọi bờ biển. Trong những rào cản hàng đầu là chi phí xây dựng nhà máy và chi phí xử lý nước. Hệ thống Nước Quận San Diego trả khoảng 1.200 đô la cho một acre-foot nước được cung cấp từ sông Colorado và Đồng bằng sông Sacramento San Joaquin và được bơm hàng trăm dặm đến Nam California. Lượng nước tương đương từ nhà máy Carlsbad - đủ cung cấp cho một gia đình năm người trong một năm - có giá khoảng 2.200 đô la. Khi Hồ Lake Mead - hồ chứa nước sông Colorado trên biên giới Nevada-Arizona cung cấp nước cho San Diego - giảm đáng kể, có thể một ngày nào đó, có lẽ trong vài năm tới, không còn cung cấp nước cho San Diego nữa. Sự chắc chắn là điều rất quan trọng.

Tuy nhiên, lọc nước biển bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi một số vấn đề môi trường. Có hai loại lọc nước biển: nhiệt, nó làm nóng nước sau đó bắt hơi nước lại; và quay ngược, áp lực nước biển qua màng lọc có kích thước nhỏ hơn nhiều lần so với đường kính của một sợi tóc người. Điều này giữ lại phân tử muối, nhưng cho phép phân tử nước nhỏ hơn đi qua. Cả hai loại đều yêu cầu rất nhiều năng lượng và lượng khí thải carbon gây ra bởi năng lượng cần thiết - đặc biệt ở Trung Đông, nơi nhiên liệu hóa thạch tạo ra điện - đóng góp đáng kể vào hiện tượng ấm lên toàn cầu.

Cũng có tác động sinh thái. Mất hai gallon nước biển để sản xuất một gallon nước ngọt, điều này có nghĩa là gallon nước còn lại có vị mặn. Nước bị loại bỏ bằng cách trả lại nó vào đại dương và - nếu không được thực hiện đúng cách bằng cách phân tán nó trên diện tích lớn - có thể làm mất oxy của đại dương và ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống biển.

Một nghiên cứu của Viện Nước, Môi trường và Sức khỏe của Liên Hiệp Quốc công bố vào đầu năm nay cho rằng vấn đề rác thải muối đã bị đánh giá thấp hơn 50% và khi kết hợp với các hóa chất nhằm ngăn chặn các hệ thống bị bẩn, rác thải muối là độc hại và gây ô nhiễm nghiêm trọng.

Một vấn đề khác đến từ việc hút nước biển để xử lý. Khi một con cá hoặc sinh vật lớn khác bị kẹt trên màn hình hút, nó chết hoặc bị thương; ngoài ra, ấu trùng cá, trứng và sinh vật phù du bị hút vào hệ thống và bị giết chết.

“Tại điểm hút nước của chúng tôi, chúng tôi [hút vào] những sinh vật nhỏ bé, tương đương khoảng một pound và nửa cá người lớn mỗi ngày,” nói Jessica Jones, người phát ngôn của Poseidon Water, chủ sở hữu nhà máy Carlsbad. “Để giảm thiểu điều đó, chúng tôi đang khôi phục 66 acre đầm lầy tại vịnh San Diego. Và chúng tôi vừa có được một lỗ hút nước mới được phê duyệt sẽ giảm thiểu tác động.”

Theo Heather Cooley, giám đốc nghiên cứu tại Viện Thái Bình Dương, “Có rất nhiều điều không biết về tác động lên đời sống biển. Chưa có nhiều quan sát tại các cơ sở.” Một chiến lược ngày càng được sử dụng để loại bỏ hoặc giảm bớt vấn đề đó là chôn lấp lỗ hút nước biển dưới đáy biển và sử dụng đáy cát biển như một bộ lọc tự nhiên.

Năm 2016, California thông qua Điều chỉnh Lọc Nước Biển, siết chặt các quy định về lỗ hút và xử lý rác thải muối. Những người ủng hộ lọc nước biển cho rằng các thay đổi đã gây khó khăn và làm chậm bước tiến của tương lai với lọc nước biển.

Do chi phí xử lý nước biển và ảnh hưởng đối với đại dương, nhiều phần tăng trưởng gần đây của việc lọc nước biển đã liên quan đến việc sử dụng nước loãng. Chất rắn trong nước loãng chỉ bằng một phần mười so với nước biển, điều này làm giảm chi phí nhiều.

Arizona, luôn luôn thiếu nước và đối mặt với thiếu nguồn cung từ sông Colorado, đang xem xét cả một nhà máy lọc nước biển hợp tác với Mexico—nơi có nguồn nước biển mà tiểu bang thiếu—và các nhà máy có thể xử lý 600 triệu acre-feet của nguồn nước loãng mà tiểu bang ước tính có.

Texas, trong khi đó, hiện có 49 nhà máy lọc nước loãng cho cả thành phố và dưới lòng đất. San Antonio hiện đang xây dựng nhà máy lọc nước loãng lớn nhất đất nước. Ở giai đoạn đầu, nhà máy sản xuất 12 triệu gallon mỗi ngày, đủ cho 40,000 gia đình, nhưng đến năm 2026, nhà máy—được biết đến với tên gọi H2Oaks—sẽ sản xuất 30 triệu gallon mỗi ngày. Chi phí lọc nước loãng là $1,000 đến $2,000 mỗi acre-foot.

Cooley của Viện Thái Bình Dương lập luận rằng trước khi xây dựng nhà máy lọc nước biển, các đô thị nên triển khai đầy đủ các chương trình bảo tồn, thúc đẩy tái sử dụng nước ngầm—sử dụng lại nước thải, còn được biết đến với tên gọi tái chế từ toilet—hoặc xử lý nước mưa rò rỉ. “Điều này hợp lý khi thực hiện các lựa chọn rẻ hơn trước và để lại các lựa chọn đắt hơn cho tương lai khi bạn cần,” cô nói.

Những bài viết tuyệt vời khác từ MYTOUR

• Sợ hãi, thông tin sai lệch và bệnh sởi lan rộng tại Brooklyn
• Làm thế nào chín người đã xây dựng một đế chế Airbnb trái phép trị giá 5 triệu đô la
• Bên trong căn phòng nơi họ kiểm soát các vệ tinh thời tiết
• Các mẹo hack Google Photos để kiểm soát cảnh quay ảnh của bạn
• Đã đến lúc chuyển sang trình duyệt bảo mật riêng tư
• 🏃🏽‍♀️ Muốn có công cụ tốt nhất để duy trì sức khỏe? Hãy xem các sản phẩm của đội ngũ Gear chúng tôi đã chọn cho bộ theo dõi sức khỏe tốt nhất, đồ chạy bộ (bao gồm giày và tất), và tai nghe tốt nhất.
• 📩 Nhận thêm thông tin bên trong với bản tin hàng tuần Backchannel của chúng tôi