Công nghệ đột phá tạo hàng ngàn lít nước sạch từ không khí mỗi ngày cho binh sĩ
Khi Quân đội Mỹ được triển khai để hỗ trợ các chiến dịch tác chiến, một yếu tố có tầm quan trọng sống còn là nước.
Mỗi quân nhân cần tiêu thụ vài lít nước mỗi ngày và nguồn nước đó phải an toàn để uống. Tuy nhiên, Quân đội Mỹ hiếm khi hoạt động ở những nơi có nguồn nước uống dồi dào, nên việc cung cấp đủ nước sạch trở thành thách thức hậu cần lớn.
Làm thế nào để cung cấp hàng trăm nghìn gallon (1 gallon = 3,785 lít) nước sạch cho binh sĩ ở những khu vực khắc nghiệt, thiếu thốn? Trước đây, chỉ có ba cách là liên tục vận chuyển nước đến, lọc nước sẵn có không đạt chuẩn, hoặc tận dụng nguồn nước trong khu vực. Bây giờ, họ có thể tạo nước trực tiếp từ không khí.
Công ty AirJoule Technologies Corporation, phối hợp với Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Kỹ sư Quân đội Mỹ (ERDC), đang làm điều đó bằng cách tận dụng nhiệt thải để chiết xuất hơi nước trong khí quyển.
Công nghệ khử ẩm không mới, nhưng các giải pháp hiện nay chưa đủ mạnh hoặc nhỏ gọn để phù hợp với điều kiện khắc nghiệt trong quân sự. Sự hợp tác này nhằm kết hợp công nghệ hiện có của AirJoule Technologies Corporation với hệ thống thu hồi nhiệt thải từ máy phát điện chiến thuật do ERDC phát triển. Sau khi kết hợp, binh lính có thể khai thác không khí để tạo ra nước uống sạch và an toàn.
ERDC là cơ quan nghiên cứu trực thuộc Quân đoàn Công binh Lục quân Mỹ. ERDC được xem là đơn vị đầu não về khoa học – công nghệ của Quân đội Mỹ, chuyên nghiên cứu, phát triển và thử nghiệm các công nghệ phục vụ cả mục tiêu quân sự lẫn dân sự. Trung tâm có trụ sở chính tại bang Mississippi (Mỹ), cùng nhiều phòng thí nghiệm đặt tại các bang khác như Illinois, New Hampshire, Virginia và Alaska.
Hoạt động của ERDC bao trùm nhiều lĩnh vực:
Kỹ thuật công trình: Xây dựng cầu, hầm, căn cứ, công trình phòng thủ.
Năng lượng và hậu cần chiến trường: Phát triển công nghệ tiết kiệm nhiên liệu, tận dụng nhiệt thải, tạo nước và điện tại chỗ.
Bảo vệ môi trường và phục hồi sau thiên tai.
Ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI), mô phỏng và phân tích dữ liệu lớn trong quy hoạch hạ tầng quân sự.
Công nghệ khử ẩm đột phá của AirJoule Technologies Corporation
AirJoule Technologies Corporation (Mỹ) không bước vào thỏa thuận nghiên cứu này với hai bàn tay trắng, mà đã sở hữu công nghệ độc quyền khiến quân đội phải chú ý.
Công nghệ của AirJoule Technologies Corporation khử ẩm không khí để tạo ra nước cất không chứa PFAS (các hóa chất độc hại thường có trong nước công nghiệp). Hệ thống hoạt động bằng cách hút không khí qua các tấm hấp phụ có phủ vật liệu hút ẩm (tương tự gel silica), bắt giữ hơi nước trong không khí.
Hệ thống khử ẩm đột phá của AirJoule Technologies Corporation
Gel silica là chất rắn có khả năng hút ẩm rất cao, thường được dùng để giữ khô cho các sản phẩm như thực phẩm, thuốc, thiết bị điện tử hay đồ da.
Về bản chất, gel silica được làm từ silic dioxide (SiO₂) - thành phần chính của cát và thạch anh. Dù tên gọi là gel, thực chất đây là chất rắn dạng hạt xốp, có cấu trúc gồm vô số lỗ nhỏ li ti. Những lỗ này giúp gel silica hấp thụ và giữ lại hơi nước trong không khí mà không tan chảy hay biến dạng.
Gel silica không độc hại và không phản ứng hóa học với các vật liệu khác, nên rất an toàn để sử dụng trong bao bì bảo quản. Thông thường, người ta cho gel silica vào túi nhỏ màu trắng hoặc trong suốt, kèm dòng cảnh báo quen thuộc Do not eat (Không được ăn).
Ngoài công dụng phổ biến trong đời sống, gel silica còn được ứng dụng trong công nghiệp và công nghệ cao, như trong máy hút ẩm, thiết bị quang học.
Khi đã hấp thụ đủ, hệ thống đưa nước vào buồng chân không, nơi nhiệt thải được thêm vào để tăng hiệu quả tách hơi, giải phóng hơi nước. Hơi nước này sau đó ngưng tụ thành nước lỏng thông qua bộ ngưng tụ chân không. Cả hai chu trình thu giữ và giải phóng diễn ra đồng thời để thu giữ nước một cách hiệu quả.
Sản phẩm thương mại hiện nay của công ty là AirJoule A1000, có thể sản xuất tới 3.000 lít nước mỗi ngày (khoảng 793 gallon) trong điều kiện nhiệt độ từ 5 đến 50°C, tiêu thụ rất ít năng lượng. Tuy nhiên, hệ thống này nặng tới 5 tấn nên không thích hợp cho mọi nhiệm vụ tác chiến, mà phù hợp hơn cho các căn cứ hoạt động tiền phương (FOB), tàu hải quân hoặc cơ sở cố định.
Mục tiêu: Nhỏ hơn, bền hơn, hiệu quả hơn
Quân đội Mỹ muốn một phiên bản nhỏ gọn và bền bỉ hơn, có thể tận dụng trực tiếp nhiệt thải từ máy phát điện dùng trong hoạt động quân sự để tạo nước.
Với công nghệ hiện tại, vẫn còn xa mới đạt tới mức một thiết bị cỡ ba lô mà binh sĩ có thể mang theo khi hành quân. Tuy nhiên, nếu có thể sản xuất nước uống ngay tại chỗ, chẳng hạn tại các căn cứ tác chiến tiền phương, Quân đội Mỹ có thể giảm đáng kể chi phí hậu cần, dùng ít năng lượng hơn và đảm bảo nguồn cung nước an toàn, ổn định trong mọi điều kiện tác chiến.
Công ty Nhật Bản thử nghiệm máy tạo nước sạch từ không khí
Một thiết bị tạo nước từ không khí do công ty ENELL (có trụ sở tại thủ đô Tokyo) nghiên cứu và phát triển đã được thử nghiệm thực tế tại các công sở của thành phố Tomioka, tỉnh Gunma, Nhật Bản.
Chiếc máy này có khả năng tạo ra khoảng 33 lít nước uống mỗi ngày chỉ từ không khí. Nếu sử dụng nguồn nước ngọt từ sông hoặc hồ, nó có thể lọc tới 600 lít nước sạch mỗi ngày nhờ hệ thống lọc đơn giản, tiết kiệm năng lượng.
Theo giới thiệu từ ENELL, nguyên lý hoạt động của máy khá tương tự với hiện tượng ngưng tụ hơi nước tự nhiên. Không khí ẩm được hút vào bên trong, làm lạnh và ngưng tụ để tách hơi nước. Nước thu được sau đó đi qua hệ thống lọc và khử trùng nhiều tầng, đảm bảo đạt chuẩn an toàn cho nước uống trực tiếp. Toàn bộ quá trình chỉ cần cấp điện, không đòi hỏi nguồn nước đầu vào hay hóa chất bổ sung.
Dự án được chính quyền thành phố Tomioka triển khai thử nghiệm từ năm ngoái. Mục tiêu là đánh giá hiệu quả của thiết bị trong việc cung cấp nước sạch cho cơ quan công quyền, cũng như khả năng ứng dụng trong tình huống khẩn cấp, chẳng hạn khi xảy ra thiên tai, mất điện hoặc thiếu nước sinh hoạt.
Máy tạo nước từ không khi của ENELL được thử nghiệm tại Nhật Bản
Ý tưởng phát triển công nghệ này bắt nguồn từ bài học sau thảm họa động đất và sóng thần năm 2011, khi nhiều khu vực ở Nhật Bản rơi vào cảnh khan hiếm nước sạch. ENELL cho biết mong muốn đóng góp giải pháp bền vững giúp cộng đồng tự chủ hơn về nguồn nước, đồng thời giảm thiểu chi phí vận chuyển và rủi ro môi trường.
Nếu kết quả thử nghiệm đạt yêu cầu, công nghệ của ENELL có thể được nhân rộng trên toàn Nhật Bản, không chỉ phục vụ cho các cơ quan hành chính mà còn trong trường học, bệnh viện, khu dân cư hoặc các khu vực chịu ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu và hạn hán.
ENELL kỳ vọng sản phẩm này sẽ trở thành biểu tượng cho công nghệ xanh và an ninh nguồn nước trong kỷ nguyên mới.
