Nhưng tất cả các loại bình chưng cất năng lượng mặt trời vẫn là một hệ thống có kích thước lớn và giá thành cao, nhưng chỉ có thể sản xuất nước sạch đủ để cung cấp đủ nhu cầu uống và nấu ăn của một gia đình nhỏ.
Hiện nay, các nhà khoa học nghiên cứu hoàn thiện bình chưng cất nước năng lượng mặt trời để đẩy nhanh quá trình bay hơi, khiến thiết bị có thể đáp ứng tất cả các nhu cầu nước sạch cho một gia đình nhỏ.
Mỗi người cần trung bình bốn lít nước sạch mỗi ngày. Theo điều tra của tổ chức môi trường Liên Hợp Quốc, cứ 10 người trên thế giới có 1 người không được sử dụng nước sạch. Hiện nay có nhiều công nghệ làm sạch hoặc khử muối trong nước biển, nhưng chi phí xây dựng các nhà máy này là lý do khiến nước sạch nằm ngoài tầm với của những cộng đồng dân cư nghèo.
Thiết kế truyền thống thiết bị lọc nước sử dụng năng lượng mặt trời tương tự một chiếc bể có đáy sơn phủ vật liệu màu đen hấp thụ nhiệt chứa đầy nước. Mặt trên của thiết bị được phủ bằng nhựa hoặc thủy tinh trong suốt. Phần dưới màu đen của hệ thống là phần hấp thụ nhiệt từ ánh sáng mặt trời làm nóng nước để diễn ra trạng thái bay hơi. Đây là toàn bộ quá trình lọc nước để thu được nước sạch và loại trừ các chất bẩn, gây ô nhiễm. Hơi nước được ngưng tụ trong lớp phủ bên trên và chảy xuống bộ phận thu nước sạch tương tự như mưa.
Các nhà khoa học hiện tiếp tục nghiên cứu cải tiến thiết bị lọc nước mặt trời. Mục đích đặt ra là phát triển một sản phẩm sử dụng năng lượng của nắng hiệu quả hơn, đẩy nhanh quá trình bay hơi để có thể sản xuất nhiều nước uống sạch trong thời gian ngắn nhất.
Có rất nhiều đề xuất sản xuất nước sạch bằng năng lượng mặt trời, nhưng yêu cầu quan trọng nhất là có hiệu quả sử dụng nhiệt cao, giá thành hạ để có thể cung cấp thiết bị cho các khu vực khó khăn trên trái đất.
Cách đây không lâu, các nhà khoa học thuộc Đại học Buffalo đưa ra một nghiên cứu mới nhằm cải tiến công nghệ sử dụng ánh sáng mặt trời làm sạch nước. Dưới sự lãnh đạo của phó giáo sư kỹ thuật điện Qiaoqiang Gan, nhóm nghiên cứu tạo ra một thiết bị sử dụng giấy nhúng carbon đen sản xuất nước ngọt với hiệu quả gần như hoàn hảo.
 |
| Dải băng giấy thấm các bon màu đen được ngâm trong nước và được chiếu ánh sáng mặt trời. Ảnh New Atlas |
PGS Gan cho biết: "Thông thường, khi năng lượng mặt trời được sử dụng để làm bay hơi nước, một phần năng lượng bị lãng phí do mất nhiệt vào môi trường xung quanh. Thực tế này làm cho quá trình bay hơi có hiệu quả thấp hơn 100%. Hệ thống của chúng tôi có khả năng thu nhiệt từ môi trường xung quanh, cho phép đạt được hiệu quả gần như hoàn hảo."
Được tài trợ bởi Quỹ khoa học quốc gia (NSF), các nhà khoa học của trường Đại học Buffalo đạt được một bước tiến đáng ngạc nhiên hơn hẳn các thiết bị lọc nước trước đó. Giới hạn lý thuyết là đạt được 1,68 lít /h trên một mét vuông tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, công nghệ mới cho phép đạt đến 2,2 lít.
Thành viên nhóm nghiên cứu Haomin Song nói. "Với một thiết bị lọc nước năng lượng mặt trời có kích thước một tủ lạnh mini, chúng tôi ước tính có thể tạo ra 10 đến 20 lít nước sạch mỗi ngày tùy theo thời tiết và nhiệt độ môi trường."
Thiết bị lọc nước năng lượng mặt trời của nhóm nghiên cứu Buffalo có cấu trúc thiết kế sử dụng một dải giấy đen, nhúng carbon hình chữ "V." lộn ngược. Cạnh dưới của dải được nhúng trong nước và thấm như khăn ăn. Khi ánh sáng mặt trời chiếu vào dải giấy đen khiến vật liệu nóng lên và nước nhanh bay hơn. Nhưng mặt sau dải băng khiến cho ánh nắng không chiếu trực tiếp, vì vậy dải băng không quá nóng. Kết quả là nước bay hơi nhanh, khiến dải băng nguội đi dưới nhiệt độ xung quanh, dải băng đen thấm các bon tiếp tục làm nước bay nhanh hơn. Thiết kế này làm tăng hiệu quả chu trình bay hơi và tạo ra nhiều hơi nước hơn.
Ông Gan nhận xét: "Hầu hết các nhóm nghiên cứu công nghệ bay hơi năng lượng mặt trời cố gắng phát triển những vật liệu tiên tiến, ví dụ như vật liệu nano plasmonic kim loại và carbon, nhóm chúng tôi tập trung vào hướng sử dụng các vật liệu giá thành thấp và nhưng có thể đạt được hiệu suất đột phá kỷ lục.
"Điều quan trọng, hiệu suất nhiệt quá trình bay hơi bằng năng lượng mặt trời đạt 100% khi đốt nóng dải băng giấy đen phủ carbon." PGS Qiaoqiang Gan nhấn mạnh.
Nguyên tắc phương thức lọc nước mới bằng năng lượng mặt trời. Video Sunny Water
