Chưng cất nước ngọt bằng năng lượng mặt trời

Từ một nhu cầu rất đời thường ở những vùng ven biển, hai sinh viên Đại học Cần Thơ đã phát triển thiết bị chưng cất nước ngọt bằng năng lượng mặt trời, giành giải nhất Holcim Prize 2011. Đề tài mang tên “Thiết kế thiết bị chưng cất nước ngọt quy mô hộ gia đình cho người dân miền biển”, do Nguyễn Ngọc Anh và Phạm Duy Linh thực hiện, được đánh giá là ý tưởng sáng tạo hướng tới phát triển bền vững. Công trình gây chú ý vì kết hợp cấu tạo tương đối đơn giản, nguồn năng lượng sẵn có cùng khả năng phục vụ trực tiếp các gia đình thiếu nước ngọt. Thiết bị gồm hai hình hộp chữ nhật và một hình tháp, được thiết kế để tận dụng bức xạ mặt trời trong quá trình làm nóng, bay hơi rồi thu hồi nước. Theo tính toán và thực nghiệm của nhóm, hệ thống có thể chưng cất khoảng 90 đến 150 lít nước mỗi ngày, tùy quy mô cùng điều kiện vận hành. Nước đầu vào có thể là nước lợ hoặc nước mặn, phù hợp với hoàn cảnh nhiều khu dân cư miền biển thường phải mua nước ngọt với chi phí cao. Về nguyên lý, nước lợ hoặc nước mặn trước hết được đưa vào một bình mariot đặt ở vị trí cao hơn thiết bị chưng cất. Dòng nước từ bình được điều chỉnh ở lưu lượng nhất định, sau đó chảy qua bộ phận hấp thu nhiệt để nhận năng lượng mặt trời và tăng nhiệt độ. Khi đủ nóng, nước bay hơi, gặp bề mặt cùng luồng không khí đối lưu bên ngoài, rồi ngưng tụ thành những dòng nước mới. Lớp nước mỏng chảy tràn trong thiết bị hỗ trợ quá trình trao đổi nhiệt, giúp hơi nước tiếp xúc với vùng có điều kiện ngưng tụ thuận lợi hơn. Phần nước sau khi ngưng tụ chảy xuống máng đặt ở phía dưới, tách khỏi lượng muối và tạp chất vốn không bay hơi theo hơi nước. Cách vận hành này biến ánh nắng thành nguồn nhiệt phục vụ chưng cất, không cần sử dụng điện lưới hoặc nhiên liệu hóa thạch trong quy trình chính. Các tác giả cho biết mỗi mét vuông bề mặt tiếp xúc của thiết bị có thể thu được khoảng 5 lít nước mỗi ngày. Với mức sử dụng khoảng 120 lít nước mỗi ngày, một hộ gia đình sẽ cần diện tích thiết bị tương ứng và khoản đầu tư được ước tính khoảng 9 triệu đồng. Con số này được tính từ chi phí khoảng 400.000 đồng cho mỗi mét vuông thiết bị, đồng thời giả định hệ thống có thể sử dụng trong khoảng 5 đến 10 năm. Mục tiêu nghiên cứu bắt nguồn từ trải nghiệm thực tế của Phạm Duy Linh trong một lần về quê bạn tại Bến Tre. Linh nhận thấy người dân địa phương thiếu nước ngọt, phải mua từ bên ngoài với giá rất đắt, nên muốn tạo ra một giải pháp hỗ trợ phù hợp hơn với điều kiện sinh hoạt của họ. Từ mong muốn đó, đề tài tập trung vào quy mô hộ gia đình, hướng tới một thiết bị có thể triển khai tại những nơi nguồn nước sạch còn hạn chế. Holcim Prize là cuộc thi được tổ chức hằng năm dành cho sinh viên có các đề án sáng tạo, gắn với mục tiêu phát triển bền vững. Vòng chung kết năm 2011 diễn ra ngày 20/9 tại Cần Thơ, quy tụ 10 đề tài của sinh viên đến từ 5 trường đại học. Bên cạnh giải nhất dành cho thiết bị chưng cất nước ngọt, Đại học Khoa học Xã hội và Nhân văn còn nhận hai giải với các đề tài “Đánh thức không gian hẻm” và “Lồng ghép mô hình ngoại khóa giáo dục xanh ở bậc tiểu học”. Đề tài “Đánh thức không gian hẻm” đề xuất cải tạo đường hẻm, bổ sung hệ thống chiếu sáng, vẽ tường và tạo thêm mảng xanh để những không gian nhỏ trở nên xanh, sạch, đẹp hơn. Các phương án này không đòi hỏi nhiều chi phí, trong khi khuyến khích người dân cùng tham gia thực hiện, qua đó tạo thêm cơ hội gắn bó giữa những gia đình trong cùng khu vực. Giải còn lại được trao cho nhóm sinh viên Đại học Kiến trúc Thành phố Hồ Chí Minh với đề tài “Trạm cấp nước sạch cục bộ tự túc năng lượng cho đồng bào khó khăn ở Trà Vinh”, còn bốn trường khác nhận các giải khuyến khích.