Một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất dầu khí, các nhà máy điện nhiên liệu hóa thạch, khử sunfua ống khói, rò rỉ bãi rác, nước thải công nghiệp và khử muối trên đất liền, nước muối siêu mặn xử lý rất khó và tốn kém và nếu quản lý không đúng cách, chúng có thể gây tổn hại nghiêm trọng với nguồn nước ngầm và nước bề mặt. Có được một phương pháp hiệu quả chi phí phải chăng để xử lý lượng nước muối này có thể mang lượng nước khổng lồ để sử dụng cho công nghiệp và nông nghiệp và thậm chí là một nguồn nước uống khả thi.

Nắm rõ những thách thức đó, các kỹ sư từ Đại học Columbia tại Thành phố New York đã phát minh ra một phương pháp dựa trên dung môi để tách nước ngọt từ nước muối này. Phương pháp có hiệu lực, hiệu quả và chi phí thấp và họ gọi là đó là phương pháp “tách dung môi giao động nhiệt” hay TSSE.

Có 2 phương pháp cơ bản để khử nước muối siêu mặn hiện đang được triển khai là thẩm thấu ngược (RO) và chưng cất. Thẩm thấu ngược phù hợp với nước có nồng độ muối thấp nhưng với nước muối siêu mặn, nó đòi hỏi điều kiện áp suất cao rất đắt đỏ và ngốn năng lượng. Chưng cất vốn làm bay hơi nước muối cũng đòi hỏi lượng năng lượng đắt phi thực tế.

Trái lại, phương pháp TSSE rất đơn giản. Phương pháp này sử dụng một dung môi với độ hòa tan nước tùy thuộc vào nhiệt độ. Thay đổi nhiệt độ cũng sẽ làm thay đổi độ hòa tan. Dung môi này được bổ sung vào nước muối mà ở đó nó sẽ nổi bên trên chất lỏng chứa muối đậm đặc hơn. Ở nhiệt độ phòng, nước từ nước muối sẽ bị hút vào dung môi. Sau giai đoạn này, dung môi được hút ra và làm ấm nhờ mức nhiệt thấp dưới 70° C. Bản chất giao động nhiệt của dung môi sau đó sẽ tách nó ra khỏi nước. Nước được khử muối thu được sau đó sẽ chìm xuống đáy và được thu lại.

“Tôi nghĩ tách dung môi có thể là phương pháp khử muối thay thế hoàn hảo mà cơ bản khác biệt với các phương pháp thông thường vì nó không cần màng lọc và không dựa vào việc đổi pha hóa hơi. Kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng TSSEE có thể là công nghệ khả thi – nó có hiệu lực, hiệu quả, có thể nâng quy mô và có thể vận hành ổn định”, trưởng nhóm kỹ sư, Phó Giáo sư Ngai Yin Yip cho biết.

Và xét về tính ổn định, yêu cầu nhiệt thấp cho quy trình này là một trong những yếu tố hấp dẫn nhất. Tùy thuộc vào vị trí triển khai công nghệ, mức nhiệt độ thấp dưới 70° C có thể áp dụng bình thường với chi phí thấp hoặc ổn định từ các nguồn năng lượng mặt trời mức thấp, nhiệt thải tại chỗ từ các quá trình công nghiệp hay địa nhiệt giếng khoan nông.

“Chúng tôi nghĩ rằng TSSE có thể chuyển đổi cho công nghiệp. Nó có thể thay thế cho hoạt động chưng cất phổ biến để khử muối độ mặn cao và giải quyết được những mức độ mặn mà hệ thống RO không thể làm được. Điều này cơ bản cải thiện tính bền vững trong xử lý nước sản xuất, chất cô đặc sau quá trình khử muối trên đất liền, chất thẩm thấu từ bãi rác và các dòng nước muối siêu mặn. Chúng ta có thể loại bỏ vấn đề ô nhiễm từ nước muối này và tạo ra nước sạch hơn và có khả năng sử dụng hơn cho hành tinh”, Yip cho biết thêm.

Nghiên cứu của đại học Columbia đã chỉ ra rằng TSSE có thể khử nước muối với độ mặn gấp 7 lần muối biển. Đây là mức cải thiện rất lớn so với thẩm thấu ngược – tiêu chuẩn vàng cho khử muối hiện tại.

Một nghiên cứu cúa gần đầy từ LHQ nêu lên nhu cầu bức thiết nhằm xử lý hiệu quả nước muối siêu mặn được tạo ra trong quá trình sản xuất uống, chỉ ra rằng với mỗi lít nước ngọt mà nhà máy sản xuất, cũng có 1,5 lít nước muối được tạo ra. Trên quy mô toàn cầu, đó là 142 triệu m3 nước muối siêu mặn mỗi ngày hay trong một năm, đủ để làm ngập cả bang Florida dưới 30 cm nước. Con số này dĩ nhiên ngoại trừ nước muối từ các hoạt động công nghiệp khác vốn làm cho vấn đề thậm chí bức thiết hơn. Xem thêm tại đây.