Máy xử lý nước 'xanh': Bước tiến vì tương lai không phát thải

Trong bối cảnh ô nhiễm nguồn nước và biến đổi khí hậu ngày càng nghiêm trọng, việc tìm kiếm những giải pháp xử lý nước hiệu quả, tiết kiệm năng lượng, thân thiện môi trường là yêu cầu cấp thiết. Từ ý tưởng bảo vệ sức khỏe cộng đồng và đồng hành cùng mục tiêu phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050, Tiến sĩ Đinh Viết Cường và nhóm nghiên cứu của Trường Đại học Xây dựng Hà Nội đã phát triển thành công máy xử lý nước ứng dụng công nghệ pin điện hóa DIVION, một giải pháp tiên phong của Việt Nam, vừa giành giải Nhì Hội thi Sáng tạo kỹ thuật thành phố Hà Nội lần thứ hai (2024-2025).

Tiến sĩ Đinh Viết Cường giới thiệu về máy xử lý nước ứng dụng công nghệ pin điện hóa DIVION tại nhà một hộ dân ở phường Tây Hồ.

Đổi mới từ tư duy “xanh hóa” công nghệ xử lý nước

Hơn 5 năm miệt mài nghiên cứu, thử nghiệm, nhóm của Tiến sĩ Đinh Viết Cường, giảng viên Trường Đại học Xây dựng Hà Nội đã làm chủ công nghệ pin điện hóa (Battery Deionization - BDI) để phát triển máy xử lý nước DIVION, đánh dấu bước tiến quan trọng trong lĩnh vực xử lý nước sạch ở Việt Nam.

Khác với các công nghệ lọc nước truyền thống dựa trên cơ chế vật lý hoặc hóa học, công nghệ BDI sử dụng quá trình điện hóa hấp phụ ion để loại bỏ các tạp chất trong nước. Khi dòng điện một chiều được cấp vào hệ điện cực, các ion dương như Na , Ca² , NH4 sẽ di chuyển về cực âm, còn các ion âm như Cl- , SO4²- di chuyển về cực dương. Quá trình này giúp thu giữ chọn lọc các ion gây ô nhiễm mà vẫn giữ lại khoáng chất tự nhiên có lợi cho sức khỏe. Khi đảo chiều điện áp, các ion được nhả ra, giúp thiết bị tự làm sạch, không cần sử dụng hóa chất, thân thiện với môi trường.

Tiến sĩ Đinh Viết Cường chia sẻ: “Chúng tôi muốn tạo ra một sản phẩm không chỉ xử lý nước hiệu quả mà còn góp phần vào mục tiêu phát triển bền vững. Máy DIVION không dùng hóa chất, không thải bỏ hóa chất gây ô nhiễm ra môi trường, đồng thời có thể tích hợp sử dụng nguồn điện mặt trời, giảm phát thải khí nhà kính”.

Theo nhóm nghiên cứu, thiết bị này có hiệu suất loại bỏ ion cao, tỷ lệ thu hồi nước lên tới 70-90%, tiêu thụ năng lượng rất thấp (chỉ khoảng 0,09kWh cho mỗi mét khối nước), thấp hơn nhiều so với công nghệ thẩm thấu ngược (RO) hay điện thẩm tách (ED). Cấu trúc mô-đun của máy được thiết kế linh hoạt, dễ dàng mở rộng quy mô, từ hộ gia đình, khu dân cư nông thôn cho đến các khu công nghiệp hoặc đô thị xanh.

Một điểm sáng tạo nổi bật của sản phẩm là bộ điện cực titan phủ than hoạt tính từ gáo dừa, vật liệu có độ bền cao, diện tích bề mặt lớn, dẫn điện tốt và ổn định trong môi trường nước. Nhờ đó, điện cực có tuổi thọ trên 5 năm, không bị tắc nghẽn như lõi lọc truyền thống, giảm đáng kể chi phí vận hành và rác thải nhựa ra môi trường.

Máy DIVION đã được kiểm nghiệm đạt chuẩn QCVN 01-1:2018/ BYT đối với nước sinh hoạt và có thể đáp ứng QCVN 6-1:2010/BYT cho nước uống trực tiếp. Không chỉ xử lý được nước cứng, nước nhiễm mặn, nước chứa kim loại nặng hay amoni, thiết bị còn có thể nâng cấp để cải thiện chất lượng nước uống trực tiếp, hướng đến mục tiêu bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Góp phần vào hành trình Net Zero 2050

Giữa thách thức toàn cầu về khan hiếm nước ngọt và mục tiêu phát thải ròng bằng “0” vào năm 2050 mà Việt Nam đã cam kết tại Hội nghị các bên tham gia Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu lần thứ 26 (COP26), công trình máy xử lý nước DIVION được đánh giá là một hướng tiếp cận mới mang tính đột phá, thể hiện rõ triết lý “công nghệ phục vụ con người và hành tinh”.

Theo Tiến sĩ Đinh Viết Cường, không chỉ dừng ở hiệu quả xử lý nước, nhóm nghiên cứu còn chú trọng tới chu kỳ sống của sản phẩm, sử dụng vật liệu tái chế, thiết kế thân thiện với môi trường và dễ tái sử dụng sau khi hết vòng đời. “Chúng tôi mong muốn mỗi người dân Việt Nam, đặc biệt ở vùng nông thôn và hải đảo, đều có thể tiếp cận nguồn nước sạch và an toàn”, Tiến sĩ Đinh Viết Cường chia sẻ.

Hiện tại, máy DIVION được sản xuất với công suất 0,5-2m³/ngày, phù hợp cho hộ gia đình hoặc cơ sở nhỏ. Trong tương lai, nhóm dự kiến nâng cấp quy mô công suất lớn hơn, đồng thời phát triển phiên bản máy xử lý nước uống trực tiếp có bổ sung kiềm, đáp ứng nhu cầu tại chung cư, nhà máy, trường học, công trình công cộng. Công nghệ này cũng được kỳ vọng góp phần giảm phụ thuộc vào nguồn nước đóng chai, qua đó giảm lượng rác thải nhựa ra môi trường, một bước tiến quan trọng trên con đường Net Zero.

Theo GS.TS Đặng Kim Chi, Chủ tịch Hội đồng giám khảo lĩnh vực 4 của Hội thi Sáng tạo kỹ thuật thành phố Hà Nội lần thứ 2, đề tài “Phát triển máy xử lý nước ứng dụng công nghệ pin điện hóa DIVION hướng đến mục tiêu Net Zero 2050” có cơ sở khoa học vững chắc, tính sáng tạo và khả năng ứng dụng cao, đặc biệt phù hợp với chiến lược phát triển bền vững của Thủ đô và cả nước. Không chỉ dừng lại ở một sáng chế kỹ thuật, máy DIVION còn mở ra hướng tiếp cận mới trong quản lý tài nguyên nước. Với khả năng tái sinh điện cực, vận hành bằng điện áp thấp, không phát thải nước thải độc hại, sản phẩm góp phần thực hiện các mục tiêu phát triển bền vững (SDGs), đồng thời tạo tiền đề cho mô hình kinh tế tuần hoàn trong ngành nước, nơi năng lượng, vật liệu và tài nguyên được sử dụng hiệu quả hơn.

Tiến sĩ Đinh Viết Cường cho biết, trong thời gian tới, để hoàn thiện sản phẩm, nhóm sẽ nghiên cứu thêm mô-đun xử lý dòng thải cô đặc để bảo đảm không phát sinh ô nhiễm thứ cấp.

Từ nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đến thực tiễn cuộc sống, công trình của Tiến sĩ Đinh Viết Cường và cộng sự đã chứng minh rằng, đổi mới sáng tạo, nếu được khơi dậy và đầu tư đúng hướng, hoàn toàn có thể trở thành chìa khóa giúp Việt Nam tiến gần hơn tới mục tiêu Net Zero 2050, góp phần xây dựng Thủ đô Hà Nội xanh, sạch, đáng sống.

Thu Hằng