Tạo nước từ không khí so với khử muối: Công nghệ nào sẽ giải quyết khủng hoảng nước toàn cầu?

Ngày 8 tháng 3 năm 2026, Lê Ngọc Ánh Minh

Tình trạng khan hiếm nước đang nhanh chóng trở thành một trong những thách thức toàn cầu mang tính quyết định của thế kỷ XXI. Khi dân số thế giới tiếp tục tăng, biến đổi khí hậu làm gia tăng các đợt hạn hán, và nguồn nước ngầm dần suy giảm, các chính phủ cùng các công ty công nghệ đang tìm kiếm những phương thức mới để đảm bảo nguồn cung nước ngọt ổn định và bền vững.

Trong lịch sử, các xã hội chủ yếu phụ thuộc vào các nguồn nước tự nhiên như sông, hồ và tầng chứa nước ngầm. Tuy nhiên, những nguồn tài nguyên này ngày càng chịu áp lực lớn do khai thác quá mức và biến đổi khí hậu.

Để ứng phó với tình hình này, bốn hướng công nghệ lớn đang thu hút sự quan tâm trên toàn cầu:

• Tạo nước từ không khí (Atmospheric Water Generation – AWG)

• Khử mặn nước biển (Seawater Desalination)

• Tái chế và tái sử dụng nước thải (Wastewater Recycling)

• Khai thác nước ngầm (Groundwater Extraction)

Mỗi công nghệ đều có những ưu điểm, chi phí và tác động môi trường khác nhau. Việc hiểu rõ sự khác biệt giữa các hệ thống này là yếu tố then chốt để xác định đâu sẽ là giải pháp chủ đạo trong hệ thống nước toàn cầu trong tương lai.

Ý tưởng mới nổi: Thu hoạch nước từ không khí

Công nghệ tạo nước từ không khí (AWG) là một trong những phương pháp mới nhất trong lĩnh vực sản xuất nước ngọt.

Các hệ thống AWG hoạt động bằng cách hút không khí ẩm đi qua các dàn làm lạnh hoặc vật liệu hấp phụ tiên tiến. Khi không khí được làm lạnh, hơi nước trong không khí sẽ ngưng tụ thành nước lỏng, sau đó được lọc và bổ sung khoáng chất để trở thành nước uống.

Khái niệm này nghe có vẻ mang tính tương lai, nhưng trên thực tế công nghệ này đã được triển khai tại nhiều quốc gia. AWG đặc biệt hấp dẫn ở những khu vực mà cơ sở hạ tầng nước truyền thống không tồn tại hoặc chi phí xây dựng quá cao.

Các máy AWG thường sử dụng điện để vận hành hệ thống làm lạnh và quạt lưu thông không khí. Trong điều kiện khí hậu thuận lợi, các thiết bị hiện đại có thể sản xuất nước với mức tiêu thụ năng lượng khoảng 0,4 kWh cho mỗi lít nước trong môi trường nhiệt đới, tùy thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ.

Tuy nhiên, mức tiêu thụ năng lượng này dẫn đến chi phí sản xuất khá cao so với các nguồn nước truyền thống. Các ước tính cho thấy chi phí nước từ không khí có thể dao động từ 100 đến 600 USD cho mỗi mét khối, cao hơn nhiều so với nước cấp đô thị.

Vì vậy, hiện nay AWG chủ yếu cạnh tranh trong các bối cảnh đặc thù như:

• cộng đồng vùng sâu vùng xa

• hoạt động cứu trợ thiên tai

• căn cứ quân sự

• khu nghỉ dưỡng trên đảo

• khu vực có chi phí vận chuyển nước cực kỳ cao

Mặc dù còn nhiều hạn chế, công nghệ này mang lại một lợi thế rất quan trọng: khả năng sản xuất nước độc lập với sông, hồ, tầng nước ngầm hoặc hệ thống đường ống.

Nói cách khác, AWG biến độ ẩm trong khí quyển thành một nguồn nước phân tán có thể khai thác ở bất cứ đâu.

Khử mặn: Giải pháp công nghệ chủ đạo hiện nay

Trong khi AWG vẫn đang trong giai đoạn phát triển, khử mặn nước biển đã trở thành một ngành công nghiệp toàn cầu quy mô lớn.

Hiện nay có hàng chục nghìn nhà máy khử mặn trên toàn thế giới, sản xuất hàng tỷ gallon nước ngọt mỗi năm.

Các nhà máy khử mặn hiện đại thường sử dụng công nghệ màng thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis – RO), trong đó nước biển được ép qua các màng lọc siêu nhỏ để loại bỏ muối và tạp chất.

Công nghệ này đã được cải tiến đáng kể trong vài thập kỷ qua.

Vào những năm 1970, khử mặn cần khoảng 20 kWh năng lượng cho mỗi mét khối nước. Ngày nay, các nhà máy RO tiên tiến chỉ tiêu thụ khoảng 2,5 – 3,5 kWh/m³, giảm gần 85% mức tiêu thụ năng lượng.

Chi phí sản xuất nước cũng giảm đáng kể. Nhiều nhà máy lớn hiện nay có thể sản xuất nước với chi phí 1 – 2,5 USD/m³, và trong điều kiện thuận lợi có thể thấp đến 0,40 USD/m³.

Lợi thế chi phí này giải thích vì sao khử mặn đã trở thành trụ cột của hệ thống cấp nước tại nhiều khu vực như:

• Trung Đông (đặc biệt là Ả Rập Xê Út và UAE)

• Israel

• Singapore

• một số bang của Hoa Kỳ như California

• nhiều vùng tại Úc

Tuy nhiên, khử mặn cũng tồn tại hai hạn chế lớn.

Thứ nhất, công nghệ này đòi hỏi hạ tầng quy mô cực lớn, với chi phí xây dựng các nhà máy có thể lên tới hàng trăm triệu hoặc hàng tỷ USD.

Thứ hai, quá trình này gây ra các vấn đề môi trường, đặc biệt là việc thải nước muối cô đặc trở lại đại dương, có thể ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển.

Ngoài ra, tiêu thụ năng lượng lớn cũng có thể làm tăng lượng khí thải carbon nếu không sử dụng nguồn năng lượng tái tạo.

Tái chế nước thải: “người khổng lồ thầm lặng”

Trong khi khử mặn thường thu hút sự chú ý của truyền thông, tái chế nước thải có thể là giải pháp ít được chú ý nhưng lại cực kỳ quan trọng trong việc giải quyết khan hiếm nước.

Tái chế nước thải là quá trình xử lý nước thải đô thị hoặc nước thải công nghiệp để tái sử dụng trong:

• nông nghiệp

• công nghiệp

• thậm chí nước uống

Các hệ thống xử lý tiên tiến thường sử dụng kết hợp nhiều công nghệ như:

• lọc màng

• thẩm thấu ngược

• khử trùng bằng tia cực tím

• các quá trình oxy hóa nâng cao

Mức tiêu thụ năng lượng của các hệ thống tái sử dụng nước thường dao động 0,8 – 1,5 kWh/m³, tùy theo mức độ xử lý cần thiết.

Chi phí cũng tương đối thấp, thường 0,30 – 1 USD/m³, khiến đây trở thành một trong những giải pháp kinh tế nhất.

Những thành phố như Singapore – với hệ thống NEWater nổi tiếng – đã tái chế một tỷ lệ đáng kể nguồn nước của mình.

Trong nhiều khu vực trên thế giới, tái chế nước thải được dự báo sẽ trở thành công nghệ nước phát triển nhanh nhất trong hai thập kỷ tới.

Nước ngầm: nguồn tài nguyên vô hình nhưng đang suy giảm

Mặc dù công nghệ nước đang phát triển nhanh, phần lớn nguồn nước ngọt của thế giới vẫn đến từ các tầng nước ngầm.

Việc bơm nước ngầm tương đối rẻ, thường chỉ cần 0,1 – 0,5 kWh/m³, tùy thuộc vào độ sâu của tầng chứa nước.

Nhờ mức tiêu thụ năng lượng thấp, nước ngầm trở thành một trong những nguồn nước rẻ nhất.

Tuy nhiên, khai thác nước ngầm tiềm ẩn một rủi ro dài hạn nghiêm trọng: suy kiệt tầng chứa nước.

Ở nhiều khu vực như:

• Ấn Độ

• Trung Quốc

• Hoa Kỳ

• Trung Đông

nước ngầm đang bị khai thác nhanh hơn tốc độ bổ sung tự nhiên.

Khi tầng chứa nước sụt giảm hoặc bị nhiễm mặn, quá trình phục hồi có thể mất hàng trăm năm.

Điều này khiến nước ngầm thường chỉ là giải pháp ngắn hạn, thay vì nguồn cung bền vững lâu dài.

So sánh các công nghệ

Khi so sánh bốn công nghệ trên, một số yếu tố chính cần được xem xét gồm:

• mức tiêu thụ năng lượng

• chi phí

• khả năng mở rộng quy mô

• tác động môi trường

Công nghệ	Năng lượng	Chi phí	Điểm mạnh	Hạn chế
Nước từ không khí (AWG)	Cao	Rất cao	Phân tán, linh hoạt	Chi phí cao
Khử mặn	Trung bình	Trung bình	Quy mô lớn	Hạ tầng + nước muối thải
Tái chế nước	Thấp – trung bình	Thấp	Tận dụng tài nguyên	Rào cản tâm lý xã hội
Nước ngầm	Thấp	Rất thấp	Rẻ và sẵn có	Nguy cơ cạn kiệt

Xét thuần túy về kinh tế, tái chế nước và khử mặn hiện đang chiếm ưu thế.

Trong khi đó, AWG vẫn là lựa chọn đắt đỏ nhất nhưng có lợi thế đặc biệt ở những khu vực ngoài lưới hạ tầng.

Hệ thống nước tương lai có thể là sự kết hợp của nhiều công nghệ

Thay vì một giải pháp duy nhất, hệ thống nước toàn cầu trong tương lai nhiều khả năng sẽ là sự kết hợp của nhiều công nghệ khác nhau.

Các khu vực khác nhau sẽ áp dụng chiến lược khác nhau tùy theo địa lý và khí hậu.

Ví dụ:

Siêu đô thị ven biển
→ khử mặn + tái chế nước thải

Vùng nông nghiệp
→ nước ngầm + nước tái chế

Cộng đồng đảo hoặc vùng xa
→ nước từ không khí + thu gom nước mưa

Khu vực thiên tai hoặc quân sự
→ hệ thống AWG di động

Nói cách khác, cơ sở hạ tầng nước có thể phát triển thành hệ thống lai (hybrid) kết hợp sản xuất nước tập trung và phân tán.

Năng lượng có thể là yếu tố quyết định

Một yếu tố cuối cùng có thể thay đổi toàn bộ bức tranh công nghệ nước: chi phí năng lượng.

Về bản chất, sản xuất nước là một bài toán năng lượng.

Khi giá điện giảm – đặc biệt từ năng lượng mặt trời và gió – các công nghệ sản xuất nước tiêu tốn năng lượng sẽ trở nên khả thi hơn.

Xu hướng này đã bắt đầu thay đổi ngành khử mặn, khi các nhà máy chạy bằng năng lượng tái tạo đang giúp giảm chi phí đáng kể.

Nếu điện tái tạo trở nên cực kỳ rẻ trong tương lai, điều đó cũng có thể mở đường cho khai thác nước quy mô lớn từ khí quyển.

Trong kịch bản đó, khí quyển có thể trở thành một “hồ chứa nước” khổng lồ và phân tán của hành tinh.

Kỷ nguyên mới của nguồn nước nhân tạo

Trong phần lớn lịch sử nhân loại, các nền văn minh phụ thuộc hoàn toàn vào các nguồn nước tự nhiên.

Nhưng trong những thập kỷ tới, nước có thể ngày càng trở thành một tài nguyên được sản xuất bởi công nghệ.

Các nhà máy khử mặn, hệ thống tái chế nước và máy tạo nước từ không khí đang biến nước từ một tài nguyên tự nhiên thuần túy thành một sản phẩm kỹ thuật có thể sản xuất theo nhu cầu.

Khủng hoảng nước toàn cầu sẽ không được giải quyết bởi một công nghệ duy nhất.

Thay vào đó, nó có thể được giải quyết bằng một danh mục đa dạng các hệ thống sản xuất nước, được thiết kế phù hợp với điều kiện địa lý, khí hậu và kinh tế của từng khu vực.

Trong tương lai đó, câu hỏi sẽ không còn là nước tồn tại ở đâu trong tự nhiên.

Mà là nhân loại có thể sản xuất nước hiệu quả đến mức nào.