Xuất phát từ sự thiếu hụt nghiêm trọng nguồn nước tại các khu vực núi đá trên vùng cao Hà Giang, nhất là nước sạch cho các đồn biên phòng dọc biên giới phía Bắc, nhóm nghiên cứu tiềm năng của Viện Ứng dụng Công nghệ (Bộ Khoa học và Công nghệ - KH&CN) đã trăn trở, đề xuất nghiên cứu, thiết kế chế tạo thành công hệ thống cung cấp nước uống thu từ không khí có độ ẩm cao, sử dụng năng lượng gió. Đây là giải pháp hữu hiệu giải quyết vấn đề thiếu nước sạch phục vụ các trạm tuần tra biên giới tại vùng cao núi đá Hà Giang.

Từ ý tưởng "tiềm năng"...

Ths. Phan Anh Tân, chủ nhiệm đề tài chia sẻ, sinh ra, lớn lên, học xong lại quay về công tác tại Hà Giang nên anh thấu hiểu vùng đất quê hương cùng những khó khăn cũng như tiềm năng Hà Giang sẵn có. Hàng năm từ tháng 9 năm trước đến tháng 4 năm sau, trời thường ít mưa nên những con sông, suối, các mạch nước ngầm khô kiệt dẫn đến thiếu nước trầm trọng. Hơn nữa, trong mùa mưa, nước trên sông, suối, mạch nước ngầm cũng không có thường xuyên. Các trạm tuần tra biên phòng thường phải đi lấy nước uống, sinh hoạt ở rất xa. Tuy nhiên theo khảo sát, không khí khu vực này có độ ẩm rất cao (bình quân hàng năm đạt khoảng 85%, sự dao động cũng không lớn) và có gió nhiều. Đây là nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú cần được khai thác hiệu quả.

Với mong muốn tìm kiếm giải pháp cung cấp nước sinh hoạt cho đồng bào vùng cao núi đá Hà Giang, thời gian qua các nhà khoa học của Viện Khoa học địa chất, Viện KH&CN Việt Nam đã triển khai nhiều nghiên cứu, đề xuất xây các hồ treo trữ nước, khoan tìm mỏ nước trong núi đá, xây dựng các trạm bơm nước từ sông, suối,… Tuy nhiên, giải pháp này chủ yếu tập trung cung cấp nguồn nước sinh hoạt cho các khu đông dân cư. Trên các đỉnh núi, nơi có đường biên giới Việt Nam -Trung Quốc chạy qua, những trạm tuần tra biên phòng vẫn trong tình trạng thiếu nguồn nước, nhất là nước phục vụ sinh hoạt. Hơn nữa, từ trước đến nay chưa có đơn vị nào thực hiện giải pháp thu nước từ không khí sử dụng năng lượng gió cho vùng cao núi đá khó khăn.

Xuất phát từ thực tế đó và được sự khuyến khích của lãnh đạo Viện về việc tham gia vào Chương trình nghiên cứu KH&CN tiềm năng, anh Phan Anh Tân đã chủ động tập hợp nhóm các đồng nghiệp trẻ tại Viện đề xuất thực hiện đề tài "Xây dựng giải pháp, thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp nước uống thu từ không khí có độ ẩm cao, sử dụng năng lượng gió, phục vụ trạm tuần tra biên giới tại vùng cao núi đá Hà Giang". Đề tài hướng đến mục đích tận dụng những đặc thù của khí hậu khu vực này, giải quyết thực trạng thiếu nước sạch sinh hoạt tại các trạm biên phòng dọc gần 300 km biên giới phía Bắc.

Thực tiễn có "tiềm năng" ứng dụng rộng lớn

Thực hiện đề tài này nhóm nghiên cứu đã tập trung nghiên cứu, tính toán thiết kế trạm phong điện công suất nhỏ, đặt tại khu vực biên giới tỉnh Hà Giang; nghiên cứu công nghệ thu nước từ không khí có độ ẩm cao. Đồng thời tính toán tối ưu, thiết kế thiết bị thu nước từ không khí với các tiêu chí, tiêu thụ năng lượng tối thiểu, thu nước tối đa; tính toán mô phỏng; chế tạo thiết bị; lắp đặt tại địa bàn.

Thiết bị thu nước từ không khí có độ ẩm cao về cơ bản cũng giống như máy điều hòa nhiệt độ giải nhiệt gió trên thị trường nhưng được sắp xếp một cách đặc biệt, theo thứ tự hướng không khí vào: Dàn bay hơi, dàn ngưng tụ, quạt hút gió, máy nén phía trên phía dưới có bao che. Dưới dàn bay hơi có khay hứng nước ngưng tụ, phía trước và phía sau có bố trí cửa gió để không khí được hút qua.

Vì là máy lạnh nên thiết bị cũng là của máy lạnh với máy lạnh nén hơi một cấp, dàn lạnh bay hơi trực tiếp làm lạnh sản phẩm nhờ dàn quạt đối lưu cưỡng bức. Các chi tiết thiết bị trong hệ thống lạnh gồm: Thiết bị hồi nhiệt, bình tách lỏng, van tiết lưu, rơle nhiệt độ, rơle áp suất thấp, rơle áp suất cao, bình chứa cao áp, phin sấy lọc, mắt ga,... Tuy nhiên, thiết bị sẽ được tính toán để nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh cao hơn nhiệt độ bay hơi của máy điều hoà nhiệt độ thông thường nhằm có được lượng nước yêu cầu (120 lít nước/ ngày).

Sau 10 tháng thực hiện, đầu tháng 11.2012 toàn bộ hệ thống đã hoàn thiện và chuyển đến lắp đặt tại Đồn Biên phòng Lũng Cú (Hà Giang). Ngày 25.11.2012, dòng nước đầu tiên đã tuôn chảy trước sự sự vui mừng tột độ của nhóm nghiên cứu. Nhìn dòng nước sạch, chủ nhiệm đề tài Phan Anh Tân chia sẻ: "Thế là từ gió, từ không khí, nguồn tài nguyên sẵn có xung quanh, những dòng nước sạch đã tuôn chảy giữa vùng núi đá không chỉ thiếu thốn nguồn nước mà còn hạn hẹp về nguồn điện. Ý tưởng đã trở thành hiện thực!".

Anh Tân cho biết thêm, sau khi nghiệm thu thành công, nhóm sẽ tiếp tục tìm cơ hội triển khai nhân rộng vào thực tiễn, trước hết sẽ ưu tiên tỉnh Hà Giang sau đó đến các tỉnh miền núi lân cận. Sau khi đăng ký thành công sở hữu trí tuệ cho giải pháp, nhóm tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện thiết bị thu nước, thiết kễ mẫu mã, tiến tới sản phẩm thương mại.

Đề tài này tài thuộc Chương trình nghiên cứu KH&CN tiềm năng do Bộ KH&CN chủ trì và giao cho các đơn vị thực hiện. Đây thực sự là cơ hội "đặc biệt" cho các nhóm nghiên cứu trẻ phát huy tính sáng tạo. Tại sân chơi này, các nhà khoa học giàu kinh nghiệm đã phát hiện những ý tưởng tiềm năng và trở thành bà đỡ cho các cán bộ nghiên cứu trẻ biến tiềm năng thành hiện thực. Không chỉ tiềm năng về con người, ở đây còn là ý tưởng tiềm năng và tiềm năng ứng dụng.

Đối với nhóm nghiên cứu của Viện Ứng dụng Công nghệ, không chỉ dừng lại ở ý tưởng, đưa vào thực tế thành công, họ còn có niềm tin sâu sắc vào tiềm năng ứng dụng rộng lớn. Kết quả này là cơ sở cho niềm tin ấy và là một trong những giải pháp về nước sạch khi những thách thức về môi trường, biến đổi khí hậu đang ảnh hưởng rất nhiều đến cuộc sống hiện tại.