Chìa khóa của một vấn đề toàn cầu
Năng lượng và nước luôn có quan hệ gắn kết. Năng lượng cần thiết để sản xuất nước (khai thác, xử lý và vận chuyển), và nước lại cần thiết để sản xuất năng lượng (thủy điện, hơi nước để chạy turbin và là chất làm mát trong các quá trình công nghiệp). Sự khan hiếm nguyên liệu hóa thạch và nhu cầu nước sẽ ngày càng gia tăng do sự tăng dân số, nhu cầu năng lượng và các hiệu ứng biến đổi khí hậu.
Do áp lực từ nhu cầu tăng cao về nước, bây giờ là lúc hợp lý nhất đưa vấn đề quản lý các nhà máy sản xuất và các ngành công nghiệp sử dụng nhiều nước cho các quá trình công nghệ vào luật và quy định trách nhiệm trong việc khai thác nước và xả thải nước. Trong tương lai, các doanh nghiệp áp dụng và phát triển các hệ thống lọc nước riêng của mình; điều này có thể bao gồm việc sử dụng các modul hay các hệ thống lọc cục bộ thay vì xả thải nước thải vào hệ thống xử lý trung tâm. Hệ thống lọc như vậy đòi hỏi các màng lọc thích hợp hơn. Điều này có nghĩa rằng các sáng tạo đổi mới để tăng hiệu quả lọc nước thải là cần thiết và sẽ được nghiên cứu kỹ hơn trong tương lai gần.
Theo tạp chí Global Water Interlligence, sự khan hiếm nước sẽ quyết định chính sách tái sử dụng nước của các chính phủ. Tại Trung Quốc, sử dụng nước nông nghiệp đã giảm từ 86% năm 1980 xuống 65% năm 2005; và cũng được định hướng mục tiêu giảm đến 50% vào năm 2050. Sự tăng dân số và các yếu tố kinh tế, cũng như sự thiếu nước đã khiến Trung Quốc phải có các nỗ lực xử lý nước và tái sử dụng nước. Mục tiêu của Trung Quốc là tăng nước tái sử dụng từ 14% lên 25% đến năm 2015. Các ví dụ khác bao gồm Saudi Arabia, nơi mà mục tiêu tăng lượng nước tái sử dụng từ 11% lên 65% vào năm 2016, và Tây ban Nha có mục tiêu tăng lượng nước tái sử dụng từ 11% lên 40% vào năm 2015.
Sự can thiệp của chính phủ sẽ trở nên phổ biến hơn, do nhu cầu cung cấp nước sạch tăng, làm tăng các áp lực tái sử dụng nước thải công nghiệp. Ví dụ, chính quyền bang Sao Paulo, Brazin, đã đưa ra các sáng kiến, để bảo vệ nước sinh họat cho dân cư trong vùng, bằng cách đưa ra quy định cấm sử dụng nước sinh hoạt cho mục đích công nghiệp. Điều này ép buộc các doanh nghiệp phải tìm kiếm các giải pháp tái sử dụng nước thải của họ, hoặc có nước tái sử dụng từ các nguồn khác. Các thiết bị lọc nước đang được đề xuất và lắp đặt để đáp ứng các nhu cầu nước của Sao Paulo. Tại Nhật, chiến lược tái sử dụng nước đã được áp dụng từ sớm do vậy hiện có hơn 90 nhà máy xử lý lọc nước bằng màng lọc.
Tại Mỹ, xử lý nước thải để tái sử dụng chiếm khoảng 11%. Tuy không đặt ra các mục tiêu cụ thể, Ủy ban bảo vệ các tài nguyên quốc gia (NRDC) tuyên bố rằng 10 trong số các thành phố lớn nhất nước Mỹ đang trong nguy cơ thiếu nước trầm trọng trong tương lai gần.
Một số nhà máy pilot của Mỹ đang sử dụng các màng gốm siêu lọc cho tái sử dụng nước công nghiệp. Hệ thống xử lý nước màng gốm được phát triển bởi Parker Water and Sanitation District (PWSD) cho một trong các nhà máy xử lý nước, xử lý nước từ bể chứa nước thải, bổ sung cho nguồn nước cấp. Trong nhà máy này, các màng gốm được ưa thích sử dụng do làm giảm các chi phí lắp đặt và được đánh giá là tuổi thọ có thể đạt tới 20 năm.
Thành phần của gốm xốp
Nhằm đáp ứng các xu hướng này, các màng lọc gốm mới được phát triển để sử dụng trong các hệ thống lọc nước kiểu mới cho các quá trình xử lý nước công nghiệp. Các hệ thống này sẽ đạt hiệu quả năng lượng hơn để làm sạch và tuần hoàn chất lỏng, so với hệ thống truyền thống sử dụng các màng gốm dạng ống.
Các nhà khoa học vật liệu và kỹ sư phát triển sản phẩm hiện đang làm việc với các thành phần gốm xốp mới với các lớp lọc khoảng 25 µm (khoảng ¼ đường kính sợi tóc). Các hệ thống lọc này được sử dụng cho các ứng dụng vi lọc và siêu lọc. Sau khi lọc, nước thải công nghiệp có thể tái sử dụng hay xả an toàn vào môi trường.
Độ tin cậy và độ bền của các màng gốm chất lượng cao cho phép các doanh nghiệp giảm chi phí duy trì và sử dụng năng lượng, đạt được hiệu quả tiết kiệm tổng hợp.
Các màng gốm thể hiện tính năng bền nhiệt môi trường cao, bền trong môi trường có các hóa chất làm sạch mạnh, hoặc đáp ứng nhu cầu lọc các chất lỏng xâm thực và có độ nhớt cao. Các màng gốm này cũng chịu được các môi trường khắc nghiệt trong các thiết bị xử lý nước thải và không phải thay thế thường xuyên như đối với vật liệu polymer.
Bên cạnh đó, màng gốm cũng được chế tạo với các sai số thấp về kích thước và bảo đảm được hình học phức tạp, đáp ứng các thiết kế linh hoạt và đổi mới, làm cho các modul lọc trở nên hiệu quả năng lượng hơn. Điều này có nghĩa là, các doanh nghiệp có thể tiết kiệm năng lượng và giá thành liên quan đến việc bơm nước qua hệ thống lọc.
Phát triển bền vững bắt đầu trở thành điều quan trọng, đang tăng lên trong các doanh nghiệp. Các lợi ích môi trường của việc lọc nước đang được nhận biết tốt. Các màng lọc nước bằng gốm đời mới sẽ giúp các doanh nghiệp hoạt động hiệu quả hơn, tiết kiệm tiền và bảo vệ tài nguyên nước.
Hình 2. Các màng lọc gốm
⇒ Xem lại Phần 1
Trung tâm Thông tin (Theo Ceramic Industry)