Tạo ra điện từ 2 dòng nước chênh lệch độ mặn

Các nhà khoa học vừa cho biết, khu vực cửa sông có thể trở thành một nơi tiềm năng để khai khác năng lượng. Đây là kết quả từ nghiên cứu mới dựa trên nguyên lý áp suất thẩm thấu chậm (PRO). Trong đó, hai dòng nước có độ mặn khác nhau sẽ được sử dụng để sản xuất năng lượng.

Về nguyên tắc, một hệ thống PRO sẽ ngăn nước sông và nước biển ở 2 bên của một màng bán thẩm thấu. Thông qua cơ chế thẩm thấu, dòng nước ít mặn hơn sẽ thấm qua màng để sang phía dòng nước mặn hơn. Sự thẩm thấu này sẽ tạo ra một dòng chảy, làm quay các tua bin và tạo ra dòng điện.

Nhóm nghiên cứu đến từ Viện công nghệ Massachusetts đã phát triển một mô hình để tìm ra kích thước lý tưởng và đánh giá hiệu suất của hệ thống. Nghiên cứu chỉ ra rằng, màng thẩm thấu càng lớn, lượng điện sản xuất được càng lớn. Một điều thú vị là 95% lượng điện sản xuất được tâp trung tại một nửa diện tích của màng thẩm thấu.

Vấn đề đối với hệ thống này là phải xác định được địa điểm đặt màng thẩm thấu. Nói cách khác, phải xác định chính xác khu vực phân cách giữa sông và biển. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng, sự chênh lệch độ mặn giữa 2 dòng nước càng lớn, lượng điện sản xuất ra càng nhiều.

Mô phỏng cơ chế hoạt động của hệ thống PRO

Quá trình kết hợp giữa nước thải trong quá trình khử mặn với nước thải thông thường, cũng có thể sản xuất ra điện với quy trình tương tự khi sử dụng nước sông và nước biển.

Nhà máy xử lý nước thải Deer Island ở cảng Boston, Mỹ là nơi dòng nước thải gặp dòng nước biển. Theo nguyên lý của hệ thống PRO, có thể đặt màng thẩm thấu ở đây để tạo ra điện. Người ta ước tính phải cần đến một tấm màng thẩm thấu có diện tích lê tới 2,5 triệu mét vuông. Theo các nhà khoa học, sản xuất một tấm màng với kích thước lớn như vậy là không tưởng. Tuy nhiên, hoàn toàn có thể thay thế bằng những tấm màng nhỏ hơn.

Trong tương lai, hệ thống PRO này có thể kết hợp với các nhà máy sản xuất nước sinh hoạt bằng phương pháp khử mặn từ nước biển. Sau khi nước ngọt được tách ra để cung cấp cho sinh hoạt, nước thải mặn và nước thải thông thường sẽ được sử dụng để sản xuất điện.Các nhà khoa học vừa cho biết, khu vực cửa sông có thể trở thành một nơi tiềm năng để khai khác năng lượng. Đây là kết quả từ nghiên cứu mới dựa trên nguyên lý áp suất thẩm thấu chậm (PRO). Trong đó, hai dòng nước có độ mặn khác nhau sẽ được sử dụng để sản xuất năng lượng.

Về nguyên tắc, một hệ thống PRO sẽ ngăn nước sông và nước biển ở 2 bên của một màng bán thẩm thấu. Thông qua cơ chế thẩm thấu, dòng nước ít mặn hơn sẽ thấm qua màng để sang phía dòng nước mặn hơn. Sự thẩm thấu này sẽ tạo ra một dòng chảy, làm quay các tua bin và tạo ra dòng điện.

Nhóm nghiên cứu đến từ Viện công nghệ Massachusetts đã phát triển một mô hình để tìm ra kích thước lý tưởng và đánh giá hiệu suất của hệ thống. Nghiên cứu chỉ ra rằng, màng thẩm thấu càng lớn, lượng điện sản xuất được càng lớn. Một điều thú vị là 95% lượng điện sản xuất được tâp trung tại một nửa diện tích của màng thẩm thấu.

Vấn đề đối với hệ thống này là phải xác định được địa điểm đặt màng thẩm thấu. Nói cách khác, phải xác định chính xác khu vực phân cách giữa sông và biển. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng, sự chênh lệch độ mặn giữa 2 dòng nước càng lớn, lượng điện sản xuất ra càng nhiều.

Quá trình kết hợp giữa nước thải trong quá trình khử mặn với nước thải thông thường, cũng có thể sản xuất ra điện với quy trình tương tự khi sử dụng nước sông và nước biển.

Nhà máy xử lý nước thải Deer Island ở cảng Boston, Mỹ là nơi dòng nước thải gặp dòng nước biển. Theo nguyên lý của hệ thống PRO, có thể đặt màng thẩm thấu ở đây để tạo ra điện. Người ta ước tính phải cần đến một tấm màng thẩm thấu có diện tích lê tới 2,5 triệu mét vuông. Theo các nhà khoa học, sản xuất một tấm màng với kích thước lớn như vậy là không tưởng. Tuy nhiên, hoàn toàn có thể thay thế bằng những tấm màng nhỏ hơn.

Trong tương lai, hệ thống PRO này có thể kết hợp với các nhà máy sản xuất nước sinh hoạt bằng phương pháp khử mặn từ nước biển. Sau khi nước ngọt được tách ra để cung cấp cho sinh hoạt, nước thải mặn và nước thải thông thường sẽ được sử dụng để tạo ra điện. 

Hải Yến (Theo Sciencedaily)