Hơn 300 triệu người trên toàn thế giới đang phụ thuộc vào nước khử mặn, song mỗi giọt nước ngọt đều phải trả giá đắt—cả về mặt tài chính lẫn môi trường. Khi tình trạng khan hiếm nước trên toàn cầu ngày càng trầm trọng, công nghệ khử mặn được xem là giải pháp then chốt cho cuộc khủng hoảng nước ngọt. Hiện nay, hơn 18.000 nhà máy khử muối cung cấp nước uống cho hơn 300 triệu người trên toàn thế giới. Từ vấn đề tiêu thụ năng lượng cao đến tác động môi trường, con đường phát triển các nhà máy khử muối còn nhiều thách thức.
Thách thức cấp bách nhất mà công nghệ khử muối đang phải đối mặt là nhu cầu năng lượng cực kỳ cao. Cả hai phương pháp chính—thẩm thấu ngược và chưng cất—đều đòi hỏi lượng năng lượng đầu vào rất lớn.
Quá trình thẩm thấu ngược sử dụng máy bơm áp suất cao để ép nước biển đi qua màng bán thấm, trong khi quá trình chưng cất bao gồm việc đun nóng nước biển để hóa hơi rồi ngưng tụ lại. Cả hai quy trình này đều tiêu tốn một lượng năng lượng khổng lồ. Để sản xuất được một mét khối nước ngọt, cần tiêu thụ khoảng 3-4 kilowatt-giờ điện.
Mức tiêu thụ năng lượng cao như vậy dẫn đến chi phí vận hành tăng vọt, khiến nước khử muối thường đắt hơn so với các nguồn nước truyền thống. Số liệu thống kê cho thấy chi phí điện và chi phí khấu hao là hai thành phần lớn nhất trong chi phí khử muối, chiếm một tỷ trọng đáng kể trong tổng chi phí.
Quá trình khử mặn nước biển tạo ra một lượng lớn nước muối, một dung dịch có độ mặn cao hơn cả nước biển ban đầu. Việc xả trực tiếp ra biển làm thay đổi độ mặn, nhiệt độ và thành phần hóa học của nước, từ đó gây xáo trộn các môi trường sống và khu vực sinh sản của sinh vật biển.
Vùng biển Bột Hải là một vùng biển kín với dòng chảy chậm, không có điều kiện để nước mặn di chuyển xuống các vùng nước sâu hơn. Các chuyên gia chỉ ra rằng ngưỡng chịu mặn tối đa của hầu hết các sinh vật ở biển Bột Hải dao động từ 33‰ đến 36‰. Độ mặn vượt quá 40‰ có thể gây tử vong cho một số loài.
Để ngăn ngừa sự ăn mòn và đóng cặn trên thiết bị, các quy trình khử muối cần sử dụng các chất phụ gia hóa học (như chất ức chế đóng cặn và chất diệt khuẩn), những chất này có thể gây ra những nguy cơ tiềm ẩn đối với môi trường biển.
Dòng nước ấm cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ nước ven biển, có khả năng gây ra sự sinh sôi nảy nở mạnh mẽ và nồng độ cao của một số loài sinh vật phù du, dẫn đến hiện tượng tảo nở hoa gây hại.
Các đường ống hút có thể hút các sinh vật biển như cá, tôm và sinh vật phù du vào bên trong máy móc, gây ra mối đe dọa cho các sinh vật biển. Những tác động sinh thái gián tiếp này thường bị bỏ qua, song tác động tích lũy lâu dài của chúng là rất đáng kể.
Các màng thẩm thấu ngược hiện đang được sử dụng rộng rãi có một số nhược điểm: dễ bị bám bẩn, hư hỏng và tuổi thọ hạn chế. Tình trạng bám bẩn trên màng làm giảm lưu lượng, dẫn đến việc phải thường xuyên vệ sinh và thay thế các mô-đun màng, từ đó làm tăng chi phí bảo trì và độ phức tạp trong vận hành.
Thị trường màng lọc thẩm thấu ngược dùng trong khử mặn nước biển hiện đang bị các công ty nước ngoài độc quyền. Mặc dù màng lọc sản xuất trong nước có giá thành rẻ hơn, chất lượng của chúng vẫn chưa sánh kịp so với các nhà sản xuất màng lọc quốc tế có uy tín. Điều này càng làm tăng thêm chi phí đầu tư cho các dự án khử mặn.
Ngoài ra, các quy trình tiền xử lý nước biển cần được hoàn thiện hơn nữa. Chất lượng nước biển có sự chênh lệch đáng kể giữa các khu vực. Chẳng hạn, chất lượng nước biển kém ở Biển Bột Hải của Trung Quốc gây ra nhiều thách thức trong quá trình tiền xử lý, dẫn đến tình trạng bám bẩn màng lọc nghiêm trọng và chi phí vận hành cao.
Việc xây dựng một nhà máy khử muối nước biển đòi hỏi khoản đầu tư vốn lớn, bao gồm mua sắm thiết bị, phát triển hạ tầng và lắp đặt hệ thống đường ống. Một nhà máy khử muối bằng phương pháp thẩm thấu ngược quy mô lớn có thể đòi hỏi chi phí đầu tư lên tới hàng trăm triệu hoặc thậm chí hàng tỷ nhân dân tệ.
Ngoài chi phí xây dựng, chi phí vận hành các nhà máy khử muối vẫn ở mức cao. Hiện nay, giá nước khử muối tương đối cao, thiếu tính cạnh tranh về giá so với nước máy thông thường. Ví dụ, giá nước công nghiệp trung bình của Công ty Khử muối Qingdao Baifa là 6,18 nhân dân tệ/tấn, trong khi giá nước sinh hoạt chỉ là 3,12 nhân dân tệ/tấn.
Trước những thách thức này, các nhà khoa học và kỹ sư đang tích cực tìm kiếm các giải pháp:
Một phương pháp là sử dụng các thiết bị thu hồi năng lượng, chủ yếu được áp dụng để thu hồi năng lượng áp suất dư từ nước muối trong các quy trình thẩm thấu ngược. Sau khi lắp đặt các thiết bị này, nhà máy khử muối Ashkelon của Israel đã đạt được 97% phục hồi năng lượng, giảm mức tiêu thụ điện năng xuống 40%.
Việc tận dụng các nguồn năng lượng sạch như năng lượng gió là hướng đi trong tương lai cho ngành khử mặn về mặt hiệu quả năng lượng và tính bền vững môi trường. Chẳng hạn, một nhà máy khử mặn gần Perth, Tây Úc, đang sử dụng năng lượng gió tái tạo được sản xuất từ một trang trại gió lân cận.
Các chuyên gia khuyến nghị kết hợp quá trình khử muối với xử lý hóa học muối để chiết xuất muối và nguyên liệu hóa học từ nước muối. Với nồng độ hóa chất khoảng hai lần So với nước biển, nước muối giúp giảm đáng kể chi phí khai thác.
Công nghệ khử muối nước biển mang lại một giải pháp thiết yếu cho tình trạng khan hiếm nước trên toàn cầu, song sự phát triển của ngành này đang phải đối mặt với những thách thức đa chiều trên các lĩnh vực công nghệ, kinh tế và sinh thái. Để ngành khử mặn phát triển lành mạnh và bền vững, cần có những nỗ lực đồng bộ trong đổi mới công nghệ, hỗ trợ chính sách và nâng cao nhận thức xã hội.
Như các chuyên gia môi trường đã chỉ ra: “Nhu cầu về nước ngọt của loài người là điều không thể phủ nhận, nhưng hiện nay có một quan niệm sai lầm cho rằng việc xây dựng các nhà máy khử muối phải đi kèm với việc hy sinh công tác bảo vệ môi trường.” Trong quá trình theo đuổi sự phát triển, chúng ta phải ưu tiên việc quản lý môi trường một cách có trách nhiệm và tìm kiếm những giải pháp bền vững hơn.
Chỉ khi đạt được sự cân bằng giữa đổi mới công nghệ và bảo vệ môi trường, việc khử mặn mới thực sự trở thành một giải pháp bền vững cho cuộc khủng hoảng nước toàn cầu — thay vì chỉ là một biện pháp tạm thời, chỉ đơn thuần thay thế vấn đề này bằng vấn đề khác.
Kysearo là một công ty sản xuất thiết bị xử lý nước hàng đầu có trụ sở tại Trung Quốc, chuyên thiết kế và sản xuất các hệ thống xử lý nước hiệu suất cao.
Với hơn 20 năm kinh nghiệm trong ngành, chúng tôi luôn nỗ lực cải thiện chất lượng các nguồn nước khác nhau, bao gồm nước biển, nước giếng, nước giếng khoan, nước máy và nước ngầm, v.v.
Sản phẩm
Công ty
Liên hệ
