Dự án “hô biến” nước biển thành nước ngọt của hai nam sinh trường Phan

Tại cuộc thi Khoa học kỹ thuật (KHKT) cấp quốc gia học sinh trung học khu năm 2018, dự án “Hệ thống chưng cất nước mặn thành nước ngọt với kỹ thuật chân không bằng bơm thủy lực bởi năng lượng sóng biển” của Phùng Văn Long và Mai Nhật Anh (lớp 12A3, Trường THTP chuyên Phan Bội Châu, Nghệ An) đã xuất sắc giành giải Nhất lĩnh vực kỹ thuật cơ khí.

Đây cũng là dự án được chọn đại diện cho Việt Nam tranh tài tại Hội thi KHKT quốc tế được tổ chức tại Mỹ thời gian tới.

Nói về dự án của hai cậu học trò, thầy Mai Văn Quyền - giáo viên Trường THPT chuyên Phan Bội Châu, người trực tiếp hướng dẫn cho Long và Nhật Anh cho biết: "Ưu điểm lớn nhất đây là 1 hệ thống tuần cơ sử dụng các loại năng lượng sạch như năng lượng mặt trời, năng lượng sóng biển, cho hiệu suất cao hơn so với các hệ thống thiết bị khác phải sử dụng năng lượng điện".

Ý tưởng chưng cất nước biển thành nước ngọt không phải là mới. Trên thực tế nhiều học sinh tại Nghệ An đã mày mò chế tạo, một số công trình đã được mang đi thi và giành giải cao tại các cuộc thi sáng tạo KHKT cấp tỉnh. Tuy nhiên, công trình của Phùng Văn Long và Mai Nhật Anh được đánh giá là hoàn thiện nhất. So với các công trình trước đây là thì công trình của hai nam sinh này khá nhỏ gọn, với việc sử dụng đồng thời nguồn năng lượng từ sóng biển và ánh sáng mặt trời nên hiệu suất và công năng vượt trội hơn hẳn.

Hai học sinh này áp dụng nguyên lý bay hơi và ngưng tụ chất lỏng, sử dụng năng lượng từ sóng biển để vận hành hệ thống bơm giảm áp. Nước biển là nguồn tài nguyên vô tận, trong khi đó, sóng biển và năng lượng mặt trời là dạng năng lượng sạch. Do vậy việc vận hành máy sẽ không gây tác động xấu với môi trường.

Hệ thống được chế tạo khá phức tạp, độ chính xác cao nhưng bù lại có trọng lượng tương đối nhẹ (khoảng 70kg), lượng nước ngọt được chưng cất lớn, có thể ứng dụng trên các tàu thuyền đánh bắt xa bờ lâu ngày, các đảo xa hoặc dùng cho các hộ dân ven biển.

Từ khi hình thành ý tưởng đến khi hệ thống vận hành trơn tru, đáp ứng yêu cầu đề ra, hai cậu học trò phải mất 7 tháng trời mày mò. Ngay từ đầu, ý tưởng của hai em cũng được thầy Mai Văn Quyền - giáo viên bộ môn Vật lý Trường THPT chuyên Phan Bội Châu ủng hộ và giúp đỡ. Chính thầy là người góp ý cho hai em từ lúc hình thành hệ thống máy trên bản vẽ cho đến quá trình lắp ghép, hoàn thiện.

Trong quá trình chế tạo, cũng có những lúc Long và Anh bất đồng quan điểm, tranh cãi nhau kịch liệt. Thầy Quyền lại là người hóa giải bất đồng, chỉ rõ những điểm chưa hoàn thiện để hai cậu học trò hoàn chỉnh dần.

“Những quan điểm bất đồng thì dễ xử lý hơn vì có thầy làm trọng tài. Nan giải hơn là việc tìm nguyên liệu và chế tác những thiết bị mới. Những cái nào có thể tận dụng được đồ cũ thì bọn em tìm mua lại từ các bãi đồng nát. Thiết bị nào phải chế tác thì hoàn thiện mô hình trên bản vẽ rồi mang ra nhờ thợ cắt, tiện. Cũng phải làm đi làm lại mấy lần mới ra được thiết bị ưng ý nên cũng khá là tốn kém”, Long nói.

Hệ thống được lắp đặt hoàn thiện, ba thầy trò thuê xe tải chở xuống biển Cửa Lò vận hành thử nghiệm. Trong 4 lần thử nghiệm đầu, các hạn chế của máy được chỉ ra và khắc phục. Đến lần thứ 5, máy hoạt động trơn tru và cho ra sản phẩm đạt chuẩn. Không thể nói hết được niềm sung sướng của hai cậu học trò vào thời khắc ấy.

“Quá trình thử nghiệm cho thấy, trong điều kiện khí hậu tốt nếu chỉ sử dụng năng lượng mặt trời, với hệ thống có dung tích buồng bay hơi 1,7 lít, sau 1 ngày hệ thống thu được hơn 7 lít nước ngọt. Nếu sử dụng năng lượng sóng và năng lượng mặt trời thì lượng nước ngọt thu được sau 1 ngày vận hành máy là hơn 10 lít. Nếu trời càng nắng, nhiệt độ càng cao thì hệ thống hoạt động càng hiệu quả”, Nhật Anh cho biết.

Tuy nhiên, theo Nhật Anh và Long thì hạn chế của hệ thống chưng cất nước mặn thành nước ngọt với kỹ thuật chân không bằng bơm thủy lực bởi năng lượng sóng biển là sử dụng một số thiết bị được chế tạo từ sắt, dễ bị ăn mòn trong môi trường nước mặn. Hiện tại, 3 thầy trò đang nghiên cứu, tìm vật liệu thay thế để dự án hoàn chỉnh hơn trước khi được đưa sang Mỹ tranh tài.

Trong tương lai gần, hai cậu học sinh này mong muốn dự án của mình sẽ được thương mại hóa, sản xuất hàng loạt để phục vụ cho nhu cầu người dân, đặc biệt là trên các tàu thuyền đánh bắt cá xa bờ và các đảo thường xuyên thiếu nước ngọt. Theo tính toán của Long và Nhật Anh thì nếu đưa vào sản xuất đồng loạt, giá thành 1 máy chưng cất nước biển thành nước ngọt không đến 10 triệu đồng.

Hoàng Lam