Một số nơi thiếu nguồn nước đang phải dùng công nghệ thu nước từ không khí

Trong hoàn cảnh đó, công nghệ thu nước từ không khí đang được kì vọng mở ra một nguồn nước phân tán, giúp các nhà phát triển bất động sản tiếp tục xây dựng tại những khu vực khan hiếm nước.

Khi thiếu nước trở thành rào cản phát triển nhà ở

Tại Mỹ, cuộc khủng hoảng nước đang ngày càng tác động trực tiếp đến thị trường bất động sản. California và Texas là hai trong số những bang yêu cầu các nhà phát triển phải chứng minh khả năng tiếp cận nguồn nước dài hạn trước khi được cấp phép xây dựng các khu dân cư mới.

Ở những khu vực chịu áp lực hạn hán, bài toán này không còn là xây thêm đường sá, điện hay hệ thống thoát nước. Một dự án có thể đã sẵn sàng về đất đai và vốn nhưng vẫn không thể triển khai nếu không chứng minh được nguồn nước đủ ổn định cho cư dân trong nhiều thập kỉ.

Arizona là một ví dụ điển hình. Sau hai thập kỉ hạn hán, bang này năm 2023 đã khiến hàng chục nghìn căn nhà dự kiến xây dựng tại vùng ngoại ô Phoenix rơi vào tình trạng đình trệ. Nguyên nhân là các tầng chứa nước ngầm suy giảm khiến nhiều dự án không thể đáp ứng yêu cầu phải bảo đảm nguồn nước cho 100 năm.

Áp lực có thể còn gia tăng khi nguồn phân bổ nước của Arizona từ sông Colorado được dự báo tiếp tục bị cắt giảm do con sông này ngày càng suy kiệt. Trong hoàn cảnh đó, tập đoàn Nhật Bản Kubota đang thử nghiệm một hướng tiếp cận khác: thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào nước ngầm hoặc nước mặt, tìm cách lấy nước trực tiếp từ bầu khí quyển.

Kubota, vốn nổi tiếng với máy móc nông nghiệp và các hệ thống xử lí nước thải, đã mua hai thiết bị thu nước từ không khí của AirJoule để đánh giá công nghệ và sử dụng làm mô hình trình diễn cho khách hàng. Hai thiết bị này có công suất khoảng 946 lít nước mỗi ngày.

Theo kế hoạch, một thiết bị sẽ được thử nghiệm tại một khu phức hợp căn hộ và bán lẻ ở Corpus Christi, Texas, nơi đang chịu áp lực nguồn nước nghiêm trọng do hạn hán. Thiết bị còn lại được đánh giá tại một công ty kĩ thuật ở Nam California.

Nếu các thử nghiệm cho kết quả tích cực, những thiết bị thu nước có kích thước tương đương container vận chuyển có thể được tích hợp vào hệ thống tái sử dụng nước của Kubota. Khi đó, thay vì một nhà máy nước tập trung phục vụ cả khu vực, các cụm thiết bị có thể trở thành những “nhà máy nước” quy mô nhỏ, phân tán ngay trong các khu dân cư mới.

Nước sạch trong kỉ nguyên AI: Tài nguyên chiến lược của một siêu đô thị

Nước sạch trong kỉ nguyên siêu đô thị: Hạ tầng âm thầm quyết định sức cạnh tranh TP.HCM

Từ hơi ẩm trong không khí đến nguồn nước cho cả khu dân cư

Công nghệ của AirJoule dựa trên vật liệu được gọi là khung hữu cơ kim loại (MOF), những cấu trúc nano được thiết kế ở cấp độ nguyên tử để hấp thụ các phân tử nhất định, trong đó có H2O. Thiết bị thu các phân tử nước tồn tại trong không khí và giữ chúng trong những khoang xốp của vật liệu. Sau đó, nước được tách ra để phục vụ nhu cầu sử dụng.

AirJoule đã bắt đầu sản xuất phiên bản lớn hơn, có khả năng tạo ra khoảng 1.892 lít nước mỗi ngày. Theo tính toán dựa trên mức tiêu thụ nước trung bình của người Mỹ, lượng nước này đủ cho khoảng sáu người.

Giám đốc điều hành AirJoule Matt Jore cho rằng lợi thế lớn của công nghệ nằm ở việc nguồn nước trong khí quyển có tính phổ biến hơn nhiều so với những nguồn nước đang suy giảm. Trong khi nước ngầm và nước mặt đang cạn kiệt, lượng hơi nước trong không khí vẫn hiện diện, dù khả năng khai thác phụ thuộc đáng kể vào điều kiện khí hậu.

Đây cũng chính là thách thức lớn nhất của công nghệ. Những khu vực nóng và khô như Arizona có lượng hơi ẩm thấp, khiến hiệu suất thu nước có thể giảm. Diego Ayala, Chủ tịch Kubota Water and Environment USA, cho biết Arizona là một thị trường tiềm năng nhưng cần thêm thử nghiệm để xác định thiết bị hoạt động hiệu quả đến đâu trong môi trường có độ ẩm thấp.

Chi phí cũng là vấn đề không nhỏ. Hai bên không công bố giá trị thương vụ, nhưng theo tài liệu của AirJoule, các thiết bị thu nước dự kiến có giá bán khoảng 100.000-200.000 USD.

Với một căn nhà riêng lẻ, mức đầu tư này rõ ràng rất cao. Nhưng nếu được triển khai ở quy mô một khu dân cư và kết hợp với hệ thống tái sử dụng nước, bài toán kinh tế có thể khác. Một hệ thống phân tán có thể giúp các nhà phát triển giảm sự phụ thuộc vào hạ tầng nước tập trung và tạo thêm phương án để đáp ứng yêu cầu về nguồn cung dài hạn.

Sharon Megdal, Giám đốc Water Resources Research Center thuộc Đại học Arizona, cho rằng thu nước từ khí quyển có thể giúp giảm áp lực lên nguồn nước, nhưng hiệu quả phụ thuộc vào chi phí và khả năng mở rộng công nghệ tới quy mô của những khu đô thị mới tại Phoenix, nơi một dự án có thể gồm hàng nghìn căn nhà.

Kubota cũng đang tìm kiếm những nguồn nước thay thế khác. Công ty đã đầu tư vào OceanWell, một startup tại Silicon Valley phát triển các nhà máy khử mặn đặt chìm ngoài khơi.

Những hướng đi này cho thấy ngành nước đang chuyển từ tư duy khai thác các nguồn nước truyền thống sang một mô hình đa nguồn, kết hợp thu nước từ không khí, khử mặn, tái sử dụng nước và các giải pháp quản lí nhu cầu.

Về lâu dài, vấn đề không chỉ là tìm ra một công nghệ có thể tạo thêm nước. Thách thức lớn hơn là xây dựng một hệ thống đủ rẻ, đủ ổn định và có thể mở rộng để đáp ứng nhu cầu của những cộng đồng dân cư ngày càng lớn trong điều kiện khí hậu biến đổi.

Nếu thành công, các thiết bị thu nước từ không khí có thể biến một thứ vốn bị xem là vô hình thành một phần của hạ tầng đô thị. Khi đó, nguồn nước cho một khu dân cư mới không nhất thiết phải đến hoàn toàn từ sông, hồ hay tầng nước ngầm, mà có thể được tạo ra ngay tại nơi con người sinh sống.

Trong lúc thiếu nước ngày càng trở thành giới hạn đối với tăng trưởng đô thị, những nguồn nước thay thế và công nghệ tái sử dụng có thể trở thành chìa khóa giúp mở khóa các dự án nhà ở mới, đồng thời giảm áp lực lên hệ thống hạ tầng nước hiện hữu.

Bùi Tú