Sinh viên Bách khoa chế tạo máy chiết tách nước sạch từ không khí

Đề tài được thực hiện bởi 2 sinh viên Đặng Phạm Phú Linh và Lại Anh Quân, sinh viên ngành Cơ điện tử, Viện Cơ khí, trường Đại học Bách khoa Hà Nội, với sự hướng dẫn của TS Bùi Đình Bá, giảng viên của trường.

Trải nghiệm thực tế

Cuối năm 2019, Linh tham gia một chuyến đi thực tế ở Sơn La. “Ba ngày ở trên đó là khoảng thời gian không dễ dàng với mình và các bạn cùng đi khi bị thiếu nước sinh hoạt. Việc lấy nước ở những nơi cách xa nguồn như miền núi rất khó khăn. Điều này khiến mình trăn trở và muốn tìm giải pháp khắc phục”, Linh kể.

Linh chia sẻ ý tưởng và nhận được sự ủng hộ của cậu bạn cùng lớp là Lại Anh Quân. Dưới sự hướng dẫn của thầy giáo, hai chàng trai trẻ tìm cách chế tạo máy chiết tách nước sạch từ không khí.

Bạn trẻ Đặng Phạm Phú Linh (Ảnh tư liệu)

Theo Linh thiếu hụt nguồn nước đang là vấn đề báo động trên toàn cầu, trong đó có Việt Nam. Nguồn nước thiếu hụt là thế nhưng chúng ta lại không để ý, trong không khí chứa một lượng nước khổng lồ, ước tính hàng chục tỉ mét khối. Đây là nguồn nước sạch có thể khai thác đưa vào sử dụng, giúp hàng triệu người trên trái đất có nước sinh hoạt.

Máy được thiết kế dựa trên nguyên lý đơn giản, giống như khi rót nước lạnh vào cốc và đặt ngoài môi trường với nhiệt độ thường, một lúc sau xuất hiện các giọt nước bám xung quanh thành cốc. Vận dụng hiện tượng ngưng tụ, đầu năm 2020, Linh và Quân bắt tay thực hiện ý tưởng.

Nhóm sử dụng thiết bị sò nóng lạnh (tấm bán dẫn có một mặt lạnh, một mặt nóng) để tản nhiệt trực tiếp. Tuy nhiên, tốc độ nóng quá nhanh khiến mặt lạnh của sò không kịp đáp ứng nên không thu được nước. Hai bạn trẻ “nếm mùi” thất bại.

Bạn trẻ Lại Anh Quân (Ảnh tư liệu)

Thời gian này, do không tìm được giải pháp khắc phục và lịch học kín mít, nhóm phải tạm ngưng công việc chế tạo. Đến tháng 4/2021, khi biết đến cuộc thi “Thanh niên sáng tạo vì khí hậu”, Linh và Quân quay lại tiếp tục hoàn thiện máy để tham gia.

Giải pháp hữu hiệu

Rút kinh nghiệm từ thất bại trước, lần này thay vì sử dụng thiết bị sò nóng lạnh (tấm bán dẫn siêu công nghệ dùng để hút nhiệt), Linh và Quân dùng riêng hai dàn nóng và lạnh giúp tốc độ tản nhiệt được nhanh, hơi nước sẽ ngưng tụ nhiều hơn.

“Máy chiết tách nước sạch từ không khí hoạt động dựa theo nguyên lý ngưng tụ của dòng không khí ẩm. Dòng khí sau khi được làm sạch vật lý bằng màng lọc bụi được đưa qua bộ phận làm lạnh với nhiệt độ từ 2 đến 10℃ để đạt hiệu suất giữ hơi nước tốt nhất. Hơi nước qua dàn lạnh sẽ được ngưng tụ lại trên những thành ống, tạo thành giọt và chảy xuống bể chứa”, Quân giải thích.

Điểm đặc biệt của hệ thống là tái sử dụng dòng khí lạnh. Dòng khí sau khi đi qua dàn lạnh đã ngưng tụ hết nước chuyển thành dòng khí lạnh - khô. Dòng khí này được sử dụng để tản nhiệt cho dàn nóng của hệ thống, từ đó giúp cho hiệu suất đạt cao hơn với lượng điện năng tiêu thụ ít hơn.

Sản phẩm máy chiết tách nước sạch từ không khí của hai bạn trẻ

Dàn lạnh được hai bạn trẻ tận dụng từ bộ phận của điều hòa cũ và đặt dưới dàn nóng tản nhiệt. Ngoài ra, trong đầu vào của không khí và đầu ra của nguồn nước được gắn thêm lõi lọc RO để loại bỏ bụi bẩn, vi khuẩn và lõi khoáng hóa (chứa đá khoáng, cuội hồng, cẩm thạch) để tạo vị ngọt tự nhiên.

Sau gần 5 tháng ấp ủ và chế tạo, Quận và Linh đã hoàn thiện sản phẩm với tổng chi phí 4 triệu đồng. Hai chàng trai trẻ thử nghiệm trong điều kiện nhiệt độ môi trường 25-35 độ C, với độ ẩm không khí trên 60%, lượng nước thu được sau một giờ vận hành là từ 1,2 - 1,5 lít. Sau một ngày, máy thu được gần 30 lít, đủ để sử dụng cho hộ gia đình hay văn phòng nhỏ.

Ngoài tác dụng lấy được nước sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày, trong những ngày gió nồm ẩm của khí hậu Việt Nam máy giúp làm khô phòng, tránh ẩm mốc, hỏng hóc đồ đạc và các linh kiện điện tử.

Linh cho biết, khi đưa cho một số người uống thử, đa số đều cảm nhận nước có vị ngọt nhẹ, dễ uống. Tuy nhiên, trong thời gian tới, nhóm sẽ gửi mẫu đến phòng thử nghiệm và đánh giá trong trường để có thể xác định được cụ thể thành phần và tính chất loại nước này.

Để sản phẩm tối ưu hơn và có thể đưa vào sử dụng, nhóm dự định lắp thêm phần cảm biến giúp người dùng biết chính xác khi nào cần thay màng lọc và tia UV đảm bảo tiêu diệt vi khuẩn có hại trong nguồn nước này.

Bên cạnh đó, nhóm sẽ phát triển sản phẩm hoàn thiện với mức độ an toàn cho người sử dụng đạt chuẩn, hiệu suất của máy mục tiêu tạo ra 50 lít nước mỗi ngày với lượng điện năng tiêu thụ ít nhất. Mặt khác nhóm sẽ đưa máy ra vận hành tại những vị trí với điều kiện khí hậu khác nhau để so sánh, cải tiến chất lượng, đặc biệt thương mại hóa, giúp người dân vùng thiếu nước có thể tiếp cận với sản phẩm.