Chỉ cần 1.500 nhà máy lọc nước biển chạy bằng năng lượng hạt nhân để cứu cơn khát của thế giới

242

Khoảng 20% dân số thế giới hiện không có khả năng tiếp cận nguồn nước uống an toàn, và con số này sẽ còn tăng cao hơn khi dân số thế giới tiếp tục tăng và các nguồn nước ngọt tiếp tục khan hiếm. Những vùng bị ảnh hưởng nặng nề nhất là các khu vực hoang mạc và bán hoang mạc ở châu Á, Trung Đông và Bắc Phi.

 

Theo báo cáo của UNESCO, lượng nước ngọt thiếu hụt của thế giới sẽ lên đến con số 1.900 tỷ mét khối/ năm vào năm 2025. UNESCO cũng dự đoán trong tương lai gần sẽ nổ ra các cuộc chiến tranh về nguồn nước. Diễn đàn Kinh tế Thế giới cũng cho rằng việc thiếu hụt nước ngọt sẽ là mối đe doạ toàn cầu chính trong thập kỷ tới.

 

Tuy nhiên, có một giải pháp cho vấn đề này. Để tạo ra 1.900 tỷ mét khối nước mỗi năm chỉ cần xây dựng 1.500 nhà máy khử mặn như loại đã được xây dựng tại California hoặc Arab Saudi. Với chi phí xây dựng khoảng 1 tỷ đô la mỗi nhà máy, con số đó vẫn rất rẻ nếu so sánh với việc tiến hành chiến tranh hay thiệt hại về kinh tế, sinh mạng. Tiếc rằng, công suất của tổng các nhà máy khử mặn trên thế giới hiện nay mới chỉ đạt 38 tỷ mét khối/ năm.

 

Tại California, trận đại hạn hán kéo dài 5 năm, kết thúc năm 2017 đã gây tổn hại nghiêm trọng đến hệ thống cấp nước, nông nghiệp và các loại động vật hoang dã. Rõ ràng việc xây dựng các nhà máy khử mặt mới trên thế giới là cần thiết. Hầu hết điện từ các nhà máy điện chạy bằng khí đốt ở Abu Dhabi là để cung cấp cho các nhà máy khử mặn nước biển, với tổng công suất khoảng 4 triệu mét khối nước ngọt uống được mỗi ngày, với giá thành khoảng 100 đô la Mỹ/ mét khối. Bang California cũng cần 30 nhà máy khử mặn để đương đầu với nạn hạn hán trong tương lai. Họ đã xây 1 nhà máy mới ở Carlsbad nhưng vẫn chưa thể đáp ứng được nhu cầu thực tế.

 

Công nghệ khử mặn có thể sản xuất nước sạch từ rất nhiều nguồn như nước mặt, nước ngầm nhiễm muối, nước biển, nước thải sinh hoạt và công nghiệp. Nước thải từ nhà máy khử mặn cũng là một vấn đề phải giải quyết, tuy nhiên Học viện Kỹ thuật Massachusetts đã có giải pháp cho vấn đề này bằng cách xây dựng dự án nghiên cứu biến nước thải này thành những sản phẩm hữu ích.

 

Hiện nay có 2 loại công nghệ khử mặn chính đang được sử dụng:

  • Công nghệ khử mặn bằng nhiệt (sử dụng năng lượng nhiệt để chưng cất nước từ nước mặn), gồm các loại công nghệ như Công nghệ chưng cất đa hiệu ứng (MED), công nghệ chưng cất nhanh nhiều bậc (MSF) và công nghệ nén hơi cơ học (MVC), trong đó công nghệ cuối chỉ có thể tạo ra nước ngọt từ nước thải để dùng cho mục đích công nghiệp chứ không dùng để uống.
  • Công nghệ thẩm thấu ngược (RO) : Sử dụng một hệ màng và bơm để tách muối từ nước. Đây là công nghệ thường được sử dụng với quy mô hộ gia đình và kinh doanh.

Năng lượng điện được sử dụng để chuyển thành nhiệt năng khi sử dụng công nghệ chưng cất hoặc để chạy bơm khi sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược. Một số nhà máy kết hợp cả hai công nghệ trên để tối ưu quy trình.

 

Hầu hết các nhà máy khử mặn nước trên thế giới hiện sử dụng nhiên liệu hoá thạch làm nguồn năng lượng chính, tuy nhiên việc sử dụng năng lượng hạt nhân mang lại hiệu quả tốt hơn. Hiện tại loại lò cỡ nhỏ dạng module (SMRs) là lý tưởng cho mục đích này vì chúng tạo ra cả năng lượng nhiệt và điện mà không phát thải khí nhà kính.

 

Mặc dù vậy, chỉ có 15 trong số hàng nghìn nhà máy khử mặn nước trên thế giới hiện nay sử dụng năng lượng hạt nhân. Trong đó một số nhà máy như Nhà máy điện hạt nhân Canyon Diablo tại California lại sắp sửa đóng cửa. Những nhà máy như vậy có thể cung cấp điện cho nhiều nhà máy khử mặn lớn trong hàng chục năm hoặc tích hợp khả năng khử mặn luôn nước làm mát của chính nhà máy điện hạt nhân đó.

Mô hình nhà máy ĐHN module nhỏ: mô hình lõi lò (trái) và mô hình lò 12 module (phải) 

 

An Thái, Thục Phương – Viện Công nghệ xạ hiếm