Do nguồn tài nguyên nước có thể uống được này còn được phân bố không đồng đều, khu vực khô nóng với dân số lẫn mức sống ngày càng tăng dẫn đến tình hình khan hiếm nước càng trở nên trầm trọng hơn do biến đổi khí hậu.
Trong khi các giải pháp như tạo mưa nhân tạo hoặc trữ băng trôi khó thực hiện ở quy mô lớn, thì việc khử muối nước biển nổi lên như một lựa chọn tốt nhất. Để tách muối ra khỏi nước biển và tạo ra nước có thể uống được, giải pháp này dựa vào quá trình chưng cất nhiệt hoặc màng thẩm thấu ngược.
Với hơn 20.000 nhà máy khử muối đang hoạt động trên hơn 170 quốc gia, khử muối hiện được sử dụng trên toàn thế giới. Trong đó, 10 nhà máy lớn nhất được tìm thấy ở Ả Rập Saudi, Các tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE) và Israel.
Khoảng 47% lượng nước khử muối trên thế giới được sản xuất ở Trung Đông và Bắc Phi, theo Manzoor Qadir, Phó giám đốc Viện Nước, Môi trường và Sức thuộc Đại học Liên Hợp Quốc. Do sông ngòi và nước mưa chỉ cung cấp chưa đến 500 m3/người (bằng một nửa mức mà Liên Hợp Quốc định nghĩa là khan hiếm nước), những khu vực này ít có lựa chọn khác.
Phó giám đốc Qadir cảnh báo rằng tình trạng khan hiếm nước sẽ trở nên tồi tệ hơn khi dân số tăng và nhiệt độ tăng ở châu Phi cận Sahara, khiến khu vực này có nguy cơ trở thành "điểm nóng" của tình trạng khan hiếm nước vào năm 2050. Ông khẳng định rằng khử muối là một phương pháp tăng cường nguồn nước tuyệt vời với chi phí giảm đáng kể trong 20 năm qua.
Theo chuyên gia môi trường Frithjof C.Kuepper (Đại học Aberdeen), 80% lượng nước uống ở Cyprus, quốc gia nóng và khô hạn nhất Liên minh châu Âu (EU), phụ thuộc vào giải pháp khử muối. Theo chuyên gia Kuepper, "Quốc gia như Cyprus không có lựa chọn nào khác nếu muốn duy trì cuộc sống."
Chính phủ Cyprus cố gắng bù đắp thiếu hụt nguồn cung nước bằng cách nhập nước từ Hy Lạp vào những năm 1990 khi lượng mưa thay đổi khiến nguồn cung nước bị hạn chế. Tuy nhiên, việc nhập nước đắt hơn khử muối đến 10 lần. Đầu những năm 2000, Cyprus bắt đầu xây dựng nhà máy khử muối đầu tiên.
Tác động môi trường của giải pháp khử muối
Cả Phó giám đốc Qadir và chuyên gia Kuepper đều thừa nhận rằng với công nghệ hiện đại, giải pháp khử muối gây ra một số tác động môi trường nghiêm trọng.
Đầu tiên, khử muối sử dụng nhiều năng lượng. Theo một nghiên cứu năm 2021 của Sáng kiến Zero Brine (nhận tài trợ từ EU), 4 nhà máy khử muối ở Cyprus tạo ra khoảng 2% tổng lượng khí thải nhà kính quốc gia, chiếm 5% tổng lượng tiêu thụ điện quốc gia.
Ngoài ra, nghiên cứu đã chỉ ra rằng sản xuất nước khử muối tại Cyprus tạo ra khoảng 103 triệu m3 nước thải độ mặn cao độc hại, có tác động đến hệ sinh thái cỏ biển Địa Trung Hải.
Nước thải siêu mặn có thể chìm xuống đáy đại dương và giết chết các sinh vật biển quan trọng liên quan đến chuỗi thức ăn. Các chất hóa học trong nước thải như clorua hoặc đồng rất độc hại với sinh vật.
Cải tiến giải pháp khử muối
Nghiên cứu kết luận cách sử dụng năng lượng tái tạo cho nhà máy khử muối là cách giải quyết vấn đề khử muối tạo ra nhiều CO2.
Để đảm bảo độc lập về năng lượng và tránh biến động giá cả, Công ty Boreal Light (trụ sở tại Berlin) đã tạo ra một nhà máy khử muối bằng điện mặt trời và điện gió.
"Chúng ta có nước miễn phí, chúng ta sử dụng năng lượng mặt trời và gió miễn phí. Do đó, giờ đây chúng ta có thể sản xuất 1.000 lít nước với giá 50 xu, theo nhà sáng lập Boreal Light Ali Al-Hakim. Nước khử muối có giá 1 m3 có thể cạnh tranh với nước lấy từ sông hoặc giếng.
Chuyên gia Kuepper cho rằng nên giữ chúng trên đất liền mặc dù nước thải siêu mặn có thể được thải đến nơi cách xa các sinh vật biển dễ bị tổn thương.
Theo một nghiên cứu năm 2019 về giải pháp khử muối, natri, magie, canxi, kali, brom, boron, stronti, liti, rubidi và urani từ quá trình khử có thể được tái sử dụng trong công nghiệp và nông nghiệp. Tuy nhiên, điều này không cạnh tranh về mặt kinh tế.
Các nhà khoa học Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đề xuất sử dụng nước thải siêu mặn sản xuất natri hydroxit, chất giúp ngăn chặn màng thẩm thấu ngược tắc nghẽn trong quá trình khử muối.
Mặc dù việc tái sử dụng nước thải siêu mặn hiện đang ở giai đoạn phát triển, Phó giám đốc Qadir chỉ ra rằng loạt nhà máy khử muối của Mỹ sử dụng công nghệ thẩm thấu ngược mới đã tạo ra ít nước thải hơn.
Hoa Kỳ tạo ra khoảng 12% lượng nước khử muối trên thế giới, nhưng chỉ 3,9% trong số đó được sử dụng cho mục đích này. Mặt khác, Trung Đông và Bắc Phi tạo ra khoảng 47% lượng khử muối, nhưng Trung Đông và Bắc Phi chiếm 70% tổng lượng nước thải toàn cầu vì nhà máy kém hiệu quả hơn. Phó giám đốc Qadir tin rằng tác động môi trường sẽ giảm khi giải pháp khử muối tiếp tục được cải tiến.
Cập nhật tin tức công nghệ mới nhất tại fanpage Công nghệ & Cuộc sống