Các kỹ sư tại Fukuoka (Nhật Bản) đã vận hành nhà máy điện thẩm thấu thứ hai trên thế giới, sử dụng nước thải và nước biển siêu mặn để tạo ra điện, trong nỗ lực tìm kiếm nguồn năng lượng tái tạo mới không phụ thuộc thời tiết.
Dự án khai thác hiện tượng thẩm thấu — khi nước di chuyển từ dung dịch ít muối sang dung dịch có nồng độ muối cao hơn — để tạo áp lực quay tua-bin phát điện. Đây là hiện tượng quen thuộc: ví dụ như khi rắc muối lên dưa chuột hay cà tím, nước sẽ bị rút ra ngoài. Các phân tử nước di chuyển qua màng từ nơi có nồng độ thấp sang nơi có nồng độ cao hơn. Ở quy mô lớn, chuyển động này đủ mạnh để quay tua-bin và tạo ra điện.
Dù nguyên lý này đã được biết đến từ lâu, việc ứng dụng ở quy mô thực tế trước đây gặp nhiều trở ngại, đặc biệt trong thiết kế màng lọc.
Nhà máy tại Fukuoka sử dụng nước thải đã xử lý kết hợp với nước biển có độ mặn cao — sản phẩm phụ từ hệ thống khử mặn — để tạo dòng chảy áp suất cao, vận hành máy phát điện.
“Nếu công nghệ này có thể áp dụng với nước biển thông thường, đây sẽ là đóng góp lớn cho nỗ lực chống biến đổi khí hậu,” ông Kenji Hirokawa, đại diện nhà máy khử mặn, cho biết.
Dự án có giá trị khoảng 700 triệu yen (4,4 triệu USD), đi vào hoạt động từ tháng 8 năm ngoái. Khi vận hành tối đa, hệ thống có thể sản xuất khoảng 880.000 kWh điện mỗi năm, tương đương nhu cầu của khoảng 300 hộ gia đình, dù hiện chủ yếu phục vụ chính cơ sở và chỉ đáp ứng một phần nhỏ nhu cầu năng lượng.
Lợi thế của Fukuoka nằm ở nguồn nước muối đậm đặc dồi dào từ các nhà máy khử mặn — các cơ sở cung cấp nước sạch cho khu vực 2,6 triệu dân do thiếu sông lớn. Trước đây, lượng nước thải này chủ yếu được pha loãng và xả ra biển.
Công ty kỹ thuật Kyowakiden Industry, đơn vị đề xuất dự án, cho biết đang hướng tới thương mại hóa công nghệ với các nhà máy quy mô lớn hơn gấp 5–10 lần hiện tại.
Tuy nhiên, chi phí sản xuất điện từ thẩm thấu hiện vẫn cao hơn đáng kể so với các nguồn năng lượng khác, trong khi việc mở rộng lên quy mô lưới điện quốc gia chưa từng được triển khai. Hệ thống cũng cần tiêu tốn năng lượng để vận hành, và sẽ trải qua giai đoạn thử nghiệm kéo dài 5 năm để đánh giá hiệu quả và chi phí bảo trì.
Dù vậy, các chuyên gia nhận định điện thẩm thấu có tiềm năng nhờ không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết như điện gió hay điện mặt trời. Công nghệ này cũng có thể phù hợp với các quốc gia có nhiều nhà máy khử mặn như Ả Rập Xê Út và các nước Trung Đông.
Kyowakiden hiện đang phát triển giải pháp cho phép phát điện từ nước biển thông thường. “Chúng tôi muốn mở rộng công nghệ này từ Fukuoka ra toàn Nhật Bản,” đại diện công ty cho biết, khẳng định đây “không phải là một giấc mơ viển vông.”
Các kỹ sư tại thành phố Fukuoka cùng đối tác tư nhân đã vận hành nhà máy điện thẩm thấu thứ hai trên thế giới. Ảnh: AFP
