Nhiệt độ thấp từ các nguồn tái tạo có thể được sử dụng để khử muối nước
bởi Đại học McGill
Tóm tắt đồ họa. Nguồn: Desalination (2025). DOI: 10.1016/j.desal.2025.119103
Một nhóm nghiên cứu do Đại học McGill dẫn đầu đã chứng minh tính khả thi của một phương pháp khử muối nước biển bền vững và tiết kiệm chi phí. Phương pháp này - thẩm thấu ngược nhiệt động (TDRO) - sử dụng một hệ thống piston được cung cấp năng lượng bởi nhiệt độ thấp từ nhiệt mặt trời, địa nhiệt và các nguồn năng lượng tái tạo khác để sản xuất nước ngọt.
Mặc dù các nghiên cứu trước đây cho thấy nhiều triển vọng, nhưng nghiên cứu này là nghiên cứu đầu tiên phân tích các giới hạn nhiệt động lực học của TDRO. Kết quả đã đưa các nhà nghiên cứu đến gần hơn với việc hiện thực hóa công nghệ có thể cải thiện khả năng tiếp cận nước và tăng tính bền vững của cơ sở hạ tầng.
"Hầu hết quá trình khử muối được thực hiện bằng thẩm thấu ngược, sử dụng điện để dẫn nước qua màng lọc", Jonathan Maisonneuve, đồng tác giả nghiên cứu và Phó Giáo sư Kỹ thuật Tài nguyên Sinh học, cho biết.
"Thách thức của việc sử dụng nhiệt là cần rất nhiều nhiệt để làm được những gì bạn có thể làm với một ít điện. Vì vậy, nếu chúng ta có thể tìm ra cách khai thác nhiệt hiện có từ các nguồn tái tạo, điều đó có thể rất có lợi, bởi vì nó rất dồi dào", Maisonneuve nói.
Bài viết "Thẩm thấu ngược nhiệt động: Nhiệt động lực học của một quy trình mới sử dụng nhiệt để khử muối và lọc nước", của Saber Khanmohammadi, Sanjana Yagnambhatt, Dan DelVescovo và Jonathan Maisonneuve, đã được xuất bản trên tạp chí Desalination vào ngày 15 tháng 10 năm 2025.
Giải quyết các cuộc khủng hoảng nước và năng lượng
Việc khử muối bằng điện, thường không khả thi ở các vùng sâu vùng xa, cần khoảng một đến bốn kilowatt giờ (kWh) để sản xuất một mét khối nước ngọt.
Theo phân tích của các nhà nghiên cứu, trong đó tối ưu hóa một số yếu tố của thiết kế do nhà nghiên cứu Peter Godart của MIT đề xuất, TDRO sẽ cần 20 kWh cho mỗi mét khối.
"Vẫn còn một sự khác biệt lớn khi so sánh với mức từ một đến bốn kWh, nhưng vì nhiệt rẻ hơn điện, nên chúng ta không cần phải thu hẹp hoàn toàn khoảng cách đó", Maisonneuve nói.
TDRO hoạt động bằng cách làm nóng và làm mát một lượng nhỏ chất lỏng trong một buồng kín, được gọi là chất lỏng hoạt động. Sự dao động nhiệt độ này làm giãn nở chất lỏng hoạt động, khiến nó dẫn động piston để đẩy nước biển qua màng thẩm thấu ngược - kết hợp hiệu quả chu trình nhiệt động lực học với quá trình lọc nước.
Bằng cách nghiên cứu và tối ưu hóa tỷ lệ chất lỏng hoạt động so với chất lỏng nước biển, cũng như kích thước piston, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng TDRO có tiềm năng hiệu suất tốt hơn so với suy nghĩ trước đây. Phương pháp này cũng có thể so sánh tốt với các công nghệ khử muối nhiệt hiện có, nhưng họ cho biết cần phải nghiên cứu thêm.
"Tiếp theo, chúng tôi cần mô hình hóa chi tiết, xem hệ thống có thể hoạt động nhanh như thế nào và đưa vào một số hiệu ứng không lý tưởng, chẳng hạn như mất nhiệt qua môi trường", Maisonneuve nói.
Thông tin thêm: Saber Khanmohammadi và cộng sự, Thẩm thấu ngược nhiệt động: Nhiệt động lực học của một quy trình mới sử dụng nhiệt để khử muối và lọc nước, Khử muối (2025). DOI: 10.1016/j.desal.2025.119103
Cung cấp bởi Đại học McGill
