Đó là đề tài “Áp dụng dao động sóng siêu âm, nguyên lý peltier, lọc nano hấp phụ, thấu kính Fresnel chuyển hóa nước biển thành nước ngọt” (Vinci) của em Đặng Hoàng San và Huỳnh Tăng Tuấn (cựu học sinh trường THPT chuyên Quốc học Huế, TP. Huế, Thừa Thiên Huế) dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Phan Tiến Anh.

Hệ thống biến nước biển thành nước ngọt cung cấp đủ nước uống cho 60 người mỗi ngày. Ảnh: Nhật Tuấn.

Phân rã muối trong nước biển để thu về nước ngọt

Chia sẻ với Tạp chí Khám phá, Hoàng San cho biết, nhóm em đã dựa trên chuỗi các nguyên tắc vật lý rời rạc để phát thảo nên một hệ thống máy mang nhiều đặc điểm mới và tối ưu hóa trên nhiều phương diện.

Ngoài ra, nhóm cũng đã tìm ra những mặt hạn chế của các phương pháp đang dùng để lọc nước biển thành nước ngọt trên thế giới.

“Xét trên thực tế, các hệ thống cổ điển như việc hóa hơi bằng bức xạ nhiệt tự nhiên hay nhân tạo; hoặc phương pháp ngưng tụ thụ động… có hiệu suất quá thấp, năng suất tạo ra nước quá bé, kích thước quá cồng kềnh.

Còn những hệ thống hiện đại như các hệ thống làm lạnh - ngưng tụ chủ động, hóa hơi trong chân không dù mang lại hiệu năng cao vượt trội so với các hệ thống cổ điển nhưng chúng tiêu hao điện năng đáng kể”, Hoàng San thông tin.

Sau khi có ý tưởng, các bạn cùng nhau nghiên cứu, tìm tòi và làm ra mô hình của hệ thống biến nước biển thành nước ngọt. Trong quá trình thực hiện, dù có khó khăn về kinh phí vì phải tự thân chi tiền nghiên cứu nhưng nhóm vẫn cố gắng để hoàn thành sản phẩm.

Xâu chuỗi các nguyên tắc vật lý rời rạc để tạo ra một hệ thống máy. Ảnh: Nhật Tuấn.

Theo đó, nước biển được hút tự động vào hệ thống, thẩm thấu qua lớp vật liệu nano có diện tích hấp phụ giàn trải trên mặt phẳng tọa độ lên đến khoảng vài triệu mét vuông để loại bỏ các huyền phù (gồm hỗn hợp nước và bột hòa vào nhau) và các chất hòa tan dễ bay hơi.

Sau đó, nước được đưa vào khoang sơ cấp. Tại đây, nước sẽ được kích thích dao động ở tần số 1.7 MHz - 2.5 MHz để đạt đến trạng thái mất cân bằng áp suất tức thời trong lòng chất lỏng, giải phóng năng lượng và phân rã nước thành các hạt chuyển động tự do ở kích thước vài nanometer trong phần khí của khoang.

Sau đó, hệ thống hút sẽ dẫn các hạt trạng thái này lên khoang thứ cấp thông qua hệ truyền nhiệt đa tầng dưới tác dụng của bức xạ bên ngoài qua thấu kính Fresnel, nhiệt lượng bán dẫn làm các hạt nước hóa hơi hoàn toàn và phân rã muối qua hệ thống chặn và được thải tự động ra ngoài.

Hệ thống có nhiều tối ưu hơn trên các tiêu chí hiệu suất, công suất, giá thành, kích thước, độ an toàn... so với các hệ thống hiện có. Ảnh: Nhật Tuấn.

Cuối cùng, lượng hơi nước này được hút qua khoang ngưng tụ và dưới biên độ nhiệt khổng lồ tạo ra bởi lớp bán dẫn, phần hơi từ mặt kia của tấm vật liệu sẽ được ngưng tụ nhanh thành nước sạch bởi hệ thống lưới ở khoang ngưng tụ. Nước này có thể sử dụng cho việc sinh hoạt và có thể trang bị thêm các lõi khoáng nếu muốn tăng lượng khoáng chất trong nước.

Biến nước biển thành nước ngọt cung cấp cho 60 người uống mỗi ngày

Theo Hoàng San, mặc dù chưa thay thế được công nghệ lọc nước RO trên quy mô lớn, nhưng hệ thống có nhiều ưu điểm hơn.

“Hệ thống có công suất tạo nước tương đối cao, có thể đáp ứng nhu cầu nước uống cho xấp xỉ 60 người; không tiêu thụ nhiều điện năng và không phụ thuộc yếu tố ngoại cảnh.

Ngoài ra, hệ thống có kích thước nhỏ gọn, thích hợp với mọi loại tàu thuyền và quy mô hộ gia đình; giá thành không cao, thích hợp với túi tiền của người dân. Đặc biệt, sản phẩm có thể chế tạo với nguyên vật liệu, kĩ thuật và trình độ thông thường”, Tuấn cho biết thêm.

Em Tăng Tuấn (ngoài cùng bên phải) và Hoàng San (cạnh Tuấn) nhận giải Nhất cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên nhi đồng tỉnh Thừa Thiên Huế năm 2017. Ảnh: Nhật Tuấn.

Đề tài của nhóm đã xuất sắc giành giải Nhất Hội thi Khoa học Kỹ thuật INTEL ISEF cấp Quốc gia năm 2017, giải Nhất Sáng tạo thanh thiếu niên nhi đồng tỉnh Thừa Thiên Huế năm 2017.

Nhận xét về hai học trò của mình, thầy giáo Phan Tiến Anh cho biết: “Hai em rất đam mê nghiên cứu khoa học, luôn tự tìm tòi, học hỏi và sáng tạo ra nhiều cái mới. Đề tài máy chuyển hóa nước biển thành nước ngọt của các em có chỉ số nước ngọt rất tốt, với phương pháp mới, giá thành rẻ và tiện lợi”.

Tác giả: Nhật Tuấn

Nguồn tin: Khampha.vn