Quân đội Mỹ và AirJoule tạo nước sạch từ không khí

Nước là yếu tố sống còn trong tác chiến, nhưng bảo đảm nguồn nước sạch tại các khu vực khắc nghiệt luôn là thách thức hậu cần lớn. AirJoule Technologies Corporation, phối hợp với Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Kỹ sư Quân đội Mỹ (ERDC), đang phát triển giải pháp tạo nước uống trực tiếp từ không khí bằng cách tận dụng nhiệt thải – hướng tiếp cận nhằm giảm nhu cầu vận chuyển nước và đảm bảo nguồn cung ổn định tại chỗ.

Hệ thống khử ẩm đột phá của AirJoule Technologies Corporation

Công nghệ khử ẩm của AirJoule: nguyên lý và thông số

Giải pháp của AirJoule khử ẩm không khí để tạo ra nước cất không chứa PFAS. Không khí được hút qua các tấm hấp phụ phủ vật liệu hút ẩm (tương tự gel silica), qua đó hơi nước bị bắt giữ.

Gel silica là chất rắn xốp từ silic dioxide (SiO₂) có vô số lỗ nhỏ giúp hấp thụ và giữ hơi nước, thường dùng trong máy hút ẩm và bảo quản thiết bị. Tính trơ và không độc giúp vật liệu này phù hợp cho các ứng dụng tách ẩm.

Sau khi bão hòa, nước được đưa vào buồng chân không; nhiệt thải được bổ sung để tăng hiệu quả giải hấp, giải phóng hơi nước. Hơi sau đó được ngưng tụ tại bộ ngưng tụ chân không. Hai chu trình thu giữ và giải phóng diễn ra đồng thời để nâng cao hiệu suất thu nước.

Sản phẩm hiện có của hãng, AirJoule A1000, đạt tối đa 3.000 lít/ngày (khoảng 793 gallon), vận hành trong dải nhiệt 5–50°C và tiêu thụ ít năng lượng. Tuy nhiên, hệ thống nặng khoảng 5 tấn, phù hợp hơn cho căn cứ hoạt động tiền phương (FOB), tàu hải quân hoặc cơ sở cố định.

Kết hợp ERDC: tận dụng nhiệt thải từ máy phát điện chiến thuật

Mục tiêu hợp tác là tích hợp công nghệ khử ẩm của AirJoule với hệ thống thu hồi nhiệt thải từ máy phát điện chiến thuật do ERDC phát triển, cho phép tạo nước sạch ngay tại nơi triển khai. Cách tiếp cận này tận dụng nguồn nhiệt vốn bị lãng phí, giảm gánh nặng năng lượng cho hệ thống.

ERDC là cơ quan nghiên cứu trực thuộc Quân đoàn Công binh Lục quân Mỹ, trụ sở tại bang Mississippi, với nhiều phòng thí nghiệm tại Illinois, New Hampshire, Virginia và Alaska. Đơn vị phát triển công nghệ trải rộng từ kỹ thuật công trình, năng lượng – hậu cần chiến trường, bảo vệ môi trường đến ứng dụng AI và mô phỏng cho hạ tầng.

Yêu cầu tác chiến đặt ra phiên bản nhỏ gọn, bền bỉ hơn để dùng cùng máy phát điện dã chiến. Dù còn xa khả năng thu nhỏ đến cỡ ba lô cho từng binh sĩ, việc sản xuất nước ngay tại các điểm như FOB có thể giảm đáng kể chi phí hậu cần, dùng ít năng lượng hơn và bảo đảm nguồn nước an toàn, ổn định trong nhiều điều kiện khí hậu.

Giải pháp dân sự tại Nhật Bản: tham chiếu khả năng tạo nước tại chỗ

Một thiết bị tạo nước từ không khí do ENELL (trụ sở tại Tokyo) phát triển đã được thử nghiệm tại các công sở ở thành phố Tomioka, tỉnh Gunma. Thiết bị tạo khoảng 33 lít nước uống/ngày từ không khí; nếu có nguồn nước ngọt bề mặt, hệ thống lọc tích hợp có thể xử lý tới 600 lít/ngày. Nguyên lý chính là hút không khí ẩm, làm lạnh, ngưng tụ và sau đó lọc – khử trùng nhiều tầng. Toàn bộ quá trình chỉ cần cấp điện, không cần nguồn nước đầu vào hay hóa chất bổ sung.

Thử nghiệm nhằm đánh giá khả năng ứng dụng trong tình huống khẩn cấp như thiên tai, mất điện hoặc thiếu nước – bài học rút ra sau thảm họa động đất, sóng thần năm 2011. Nếu đạt yêu cầu, mô hình có thể nhân rộng cho cơ quan hành chính, trường học, bệnh viện và khu dân cư.

Máy tạo nước từ không khi của ENELL được thử nghiệm tại Nhật Bản

Bảng so sánh ngắn các thông số chính

Tác động hậu cần – chiến thuật

Đảm bảo “nước tại chỗ” có thể giảm phụ thuộc vào vận tải nước đường dài – một bài toán có thể lên tới hàng trăm nghìn gallon (1 gallon = 3,785 lít) trong các chiến dịch quy mô lớn. Tích hợp thu hồi nhiệt thải giúp hệ thống hiệu quả năng lượng hơn, phù hợp đặc thù triển khai dã chiến.

Trong ngắn hạn, các cấu hình công suất lớn như A1000 thích hợp cho điểm tập trung (FOB, tàu), trong khi mục tiêu phát triển là thu nhỏ, tăng độ bền và tối ưu hóa để khai thác trực tiếp nhiệt từ máy phát điện chiến thuật. Cách tiếp cận này góp phần ổn định nguồn nước uống an toàn, giảm rủi ro và chi phí hậu cần trong điều kiện khắc nghiệt.

CTVX