Hệ thống thu hồi nước đa tầng, một sáng kiến đầy tiềm năng đến từ nhóm nghiên cứu do anh Nguyễn Minh Hoàng (Học viện Quân y) dẫn đầu, đã xuất sắc giành giải nhì tại cuộc thi Sáng kiến Khoa học 2025. Giải pháp này hứa hẹn mang đến nguồn nước sạch bền vững cho các vùng ven biển và hải đảo, nơi nguồn nước ngọt luôn là vấn đề nan giải.
Điểm đặc biệt của hệ thống nằm ở thiết kế tối giản, chi phí thấp và khả năng dễ dàng chế tạo, phù hợp với điều kiện thực tế tại các vùng đảo. Thiết bị bao gồm ba bộ phận chính: bơm nước sử dụng năng lượng gió, màng chuyển đổi quang nhiệt đa tầng làm từ hạt cầu carbon, và bộ phận thu hồi nước ngưng tụ.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống dựa trên việc sử dụng cánh quạt và piston để bơm nước lên các tầng màng quang nhiệt ở độ cao khác nhau. Thiết kế này giúp tăng hiệu suất bay hơi lên hơn 1,2 lít/m2/giờ mà không cần các cấu trúc màng phức tạp hay vật liệu đắt tiền. Hơn nữa, việc tăng số tầng bay hơi giúp tăng lượng nước thu hồi mà không cần mở rộng diện tích lắp đặt.
Về mặt công nghệ, hệ thống sử dụng vật liệu chuyển đổi quang nhiệt là hạt cầu carbon, có hiệu suất chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành nhiệt cao, dễ chế tạo và chi phí thấp. Màng đa tầng được thiết kế tối ưu hóa góc chiếu sáng và phản xạ ánh sáng giữa các tầng, kết hợp với vật liệu xốp melamine giữ nước, giúp nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng tự nhiên. Hệ thống hoạt động ổn định trong điều kiện gió biển 3-7 m/s và bức xạ mặt trời 5-7 kWh/m2/ngày mà không cần điện lưới hay nhiên liệu hóa thạch.
Anh Hoàng chia sẻ ý tưởng xuất phát từ những chuyến đi thực tế đến các vùng ven biển và hải đảo, nơi người dân thiếu nước ngọt trầm trọng trong khi nguồn năng lượng tự nhiên lại dồi dào. “Đây là động lực để tôi và nhóm nghiên cứu phát triển hệ thống thu hồi nước đa tầng sử dụng năng lượng xanh, một giải pháp thân thiện với môi trường, tiết kiệm năng lượng và phù hợp với thực tiễn”, anh Hoàng cho biết.
Từ ý tưởng ban đầu, nhóm nghiên cứu đã tiến hành các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, thiết kế mô hình, chế tạo thiết bị và đánh giá hiệu suất hoạt động. Kết quả cho thấy hệ thống có khả năng sản xuất nước sạch tối ưu trong điều kiện thực tế, với hiệu suất thu hồi hơn 1,2 lít/m2/giờ. Trong điều kiện thử nghiệm tại tốc độ gió 3-7 m/s, hệ thống bơm được 15-25 lít nước/giờ, hoạt động ổn định mà không cần điện lưới.
So với các phương pháp khử muối khác, hệ thống này tiết kiệm năng lượng, giảm tổn thất nhiệt và không tạo nước thải muối đậm đặc, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và bảo vệ môi trường. “Tính hiệu quả này khiến hệ thống trở thành giải pháp bền vững, đáp ứng nhu cầu nước sạch tại các khu vực khắc nghiệt như biển đảo một cách tối ưu”, đại diện nhóm nghiên cứu nhấn mạnh.
Mặc dù chưa được triển khai rộng rãi, hệ thống được đánh giá cao về tiềm năng phát triển và khả năng mở ra hướng đi mới trong công nghệ xử lý nước sạch và ứng dụng năng lượng tái tạo. Hệ thống có thể được cải tiến để tăng hiệu suất thu hồi nước, đáp ứng nhu cầu ở quy mô lớn hơn, từ cộng đồng dân cư nhỏ đến các khu công nghiệp ven biển.
Tại Việt Nam, với tiềm năng năng lượng mặt trời và gió biển dồi dào, hệ thống có thể được triển khai rộng rãi trên các đảo như Phú Quốc, Côn Đảo, hay quần đảo Trường Sa, không chỉ cung cấp nước sạch mà còn hỗ trợ phát triển kinh tế bền vững. Tiềm năng thương mại hóa cũng rất lớn nhờ chi phí vận hành thấp, khả năng sản xuất hàng loạt và tính phù hợp với các thị trường thiếu nước trên toàn cầu.
Hệ thống có khả năng cung cấp đủ nước sạch cho nhu cầu sinh hoạt cơ bản của các hộ gia đình hoặc cộng đồng nhỏ mà không cần phụ thuộc vào nguồn nước ngầm khan hiếm hay vận chuyển tốn kém từ đất liền. Chi phí vận hành thấp nhờ tận dụng năng lượng tái tạo cũng giúp giảm gánh nặng tài chính cho người dân, đặc biệt là ở những khu vực kinh tế khó khăn.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng đối mặt với những thách thức nhất định, bao gồm kinh phí triển khai thực tế và tâm lý e ngại ban đầu từ phía người dân. Để khắc phục, nhóm đã tập trung vào thiết kế đơn giản, dễ sử dụng, chi phí thấp, đồng thời thực hiện video minh họa, tài liệu hướng dẫn và tìm kiếm các nguồn tài trợ.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục mở rộng số tầng bay hơi, nghiên cứu tích hợp lưu trữ nhiệt và điện từ năng lượng gió để hệ thống có thể hoạt động liên tục. Nhóm cũng đang phát triển mô-đun hóa thiết bị để đáp ứng nhiều quy mô khác nhau và tích hợp thêm cảm biến theo dõi và truyền dữ liệu từ xa qua công nghệ IoT để tăng tính tự động hóa và kiểm soát hiệu quả hoạt động.
Cuộc thi Sáng kiến Khoa học 2025 với chủ đề “Sáng kiến Xanh” là nơi tôn vinh những ý tưởng đột phá, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế – xã hội và mang lại giá trị thiết thực cho cộng đồng, đặc biệt là tại các vùng khó khăn. Kinh phí giải thưởng được tài trợ bởi Quỹ Hy vọng, một tổ chức xã hội hoạt động phi lợi nhuận vì cộng đồng do VnExpress và Công ty cổ phần FPT vận hành.
Admin
Nguồn: VnExpress
