Hai học trò lớp 9 chế tạo máy chưng cất nước biển thành nước ngọt

Dự án dùng năng lượng mặt trời chưng cất nước biển thành nước ngọt của Ngô Thành Đạt và Nguyễn Tiến Dũng (lớp 9B, Trường THCS Diễn Hải, Diễn Châu, Nghệ An) tuy chỉ đạt giải Khuyến khích cuộc thi Sáng tạo khoa học kỹ thuật toàn quốc năm 2017 nhưng đã gây nhiều bất ngờ. Trước đó, sản phẩm của hai học sinh lớp 9 này xuất sắc vượt qua các đối thủ, giành giải Nhất tại cuộc thi Sáng tạo KH-KT tỉnh Nghệ An năm 2017. Dù mới dừng lại ở ý tưởng và mô hình thí nghiệm nhưng đã mở ra hi vọng cho việc giải quyết nhu cầu nước ngọt, phục vụ ngư dân trong các chuyến đi biển dài này.

Quê biển Diễn Hải, Đạt nhiều lần chứng kiến người thân và các ngư dân chuyển những thùng nước ngọt đưa lên tàu chuẩn bị cho những chuyến đi biển dài ngày. Ra khơi, nước ngọt trở nên hiếm hoi nên phải sử dụng dè sẻn từng giọt trong những ngày lênh đênh trên biển đánh bắt cá.

“Thuyền cách bờ xa như thế nhỡ hết nước ngọt thì phải làm sao? Sao ngư dân mình phải chịu khát giữa bốn bề mênh mông nước? Nếu có cái máy “biến” nước biển thành nước ngọt thì tốt quá!”, Ngô Thành Đạt nghĩ và ấp ủ ý định làm ra một loại máy có thể chưng cất nước ngọt từ nước biển.

Ý tưởng của Đạt được cậu bạn cùng lớp Nguyễn Tiến Dũng đồng tình. Hai cậu bé tìm tất cả những bài học về quá trình bay hơi, tỏa nhiệt, ngưng tụ nước trong sách giáo khoa Vật lý, qua mạng internet. Thầy giáo Nguyễn Đình Hòa - giáo viên Vật lý Trường THCS Diễn Hải chăm chú lắng nghe học trò của mình trình bày ý tưởng.

Với sự hướng dẫn của thầy, Đạt và Dũng vẽ bản thiết kế, tính toán từng công đoạn, lựa chọn vật liệu… Hết kẽ, vẽ rồi lại xóa, khi thấy bản “thiết kế” đã ổn, ba thầy trò tìm nguyên vật liệu, lắp ghép. Từ khi bắt tay vào triển khai cho đến khi có thể biến nước biển mặn chát thành những giọt nước ngọt là cả một quá trình lao động miệt mài, kiên trì của cả ba thầy trò. Có những lần, 3 thầy trò đội nón, đứng giữa bãi biển bỏng rát vào giữa trưa để thử nghiệm quá trình vận hành hệ thống và vỡ òa niềm vui khi được nếm thử những giọt nước ngọt nhỏ tí tách từ máy xuống.

Ngô Thành Đạt say sưa mô tả về quá trình vận hành của hệ thống chưng cất nước biển thành nước ngọt của mình: Khi nước biển được đưa vào bình bảo ôn chảy xuống các ống đồng dẫn nước đặt dưới các tấm kính, bức xạ mặt trời chiếu vào ống đồng làm nước nóng lên tạo thành một vòng đối lưu của chất lỏng trong ống, nước nóng đi lên, còn nước lạnh đi xuống. Quá trình như vậy xảy ra liên tục làm nhiệt độ của nước trong bình bảo ôn liên tục tăng lên.

Thông qua van nhiệt tự động được cài ở mức nhiệt độ 600C, xả nước xuống buồng nóng của bình chưng cất. Khi ánh sáng mặt trời chiếu qua thấu kính hội tụ làm bằng nước thì trở thành chùm sáng hội tụ chiếu vào buồng nóng, cộng thêm hiện tượng bức xạ mặt trời nên nhiệt độ nước biển trong buồng nóng tiếp tục tăng cao.

Qua hệ thống guồng quay làm diện tích của mặt thoáng của nước nóng trong buồng nóng tăng lên, nước không chỉ bay hơi ở trên mặt thoáng mà bay hơi ở phần nước bám vào màng lưới của guồng quay. Do đó, tốc độ bay hơi của nước diễn ra nhanh hơn. Lúc này, nhờ máy hút hơi nên đã hút hơi nước nóng từ buồng nóng cho đi sang buồng lạnh thông qua ống đồng, khi hơi nước nóng sang buồng lạnh gặp lạnh, ngưng tụ tạo ra nước ngọt.

Nguyễn Tiến Dũng tiếp lời: “Việc chưng cất nước biển thành nước ngọt sử dụng nguồn năng lượng từ mặt trời để tạo ra nhiệt năng và điện năng cho máy hoạt động, vừa tiết kiệm được chi phí, vừa không có tác động xấu đối với môi trường xung quanh”.

Thầy Nguyễn Đình Hòa - người trực tiếp hướng dẫn, hỗ trợ các em đánh giá về sản phẩm của học trò: “Ở mức độ học sinh cấp 2 mà làm được như vậy thì rất tốt. Sản phẩm có tính ứng dụng cao, có thể sử dụng trên tàu thuyền, trên các đảo. Nó hoạt động độc lập, sử dụng năng lượng mặt trời, không cần sử dụng điện lưới. Nhưng ở mức độ học sinh, làm gia công nên cũng có nhược điểm như tương đối cồng kềnh, hiệu suất chưa cao. Nếu đưa vào sử dụng thực tế thì cần phải cải tiến để nâng cao hiệu suất, thu gọn kích thước để đỡ cồng kềnh”.

Hiện mô hình này có tổng trọng lượng chừng 20kg, mỗi ngày hệ thống có thể chưng cất được khoảng 6 lít nước ngọt từ 10 lít nước biển. Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất của hệ thống này chính là một số thiết bị (thấu kính) còn mô phỏng đơn giản nên độ bền chưa cao, chỉ hoạt động hiệu quả khi mặt trời đứng bóng.

Theo tính toán, những ưu điểm trong sử dụng nguyên liệu đầu vào và năng lượng vận hành để cho ra sản phẩm nước ngọt từ nước biển hoàn toàn phù hợp với các tàu thuyền đánh cá ngoài khơi xa, giúp ngư dân yên tâm bám biển dài ngày. Mặt khác, nếu được hoàn thiện hơn và đưa vào sử dụng trên các đảo, cỗ máy này sẽ giúp các ngư dân cũng như cán bộ, chiến sỹ đảo xa giải quyết được nhu cầu bức thiết về nước ngọt, đặc biệt là trong mùa khô.

Vĩnh Khang