Kỹ sư Vương Xuân Điềm, người sáng chế máy lọc nước biển

Vấn nạn hạn hán tại California

Con người không có nước không thể sống được, nhưng nước bẩn, nước nhiễm trùng, nhiễm độc chất nguy hiểm cũng làm cho con người dễ bệnh tật đưa đến tử vong. Nạn hạn hán đã làm cho nhiều nơi thiếu nước, trong đó California đặc biệt hạn hán nặng năm nay.

Trong khi đó, nguồn nước biển thì vô tận nhưng mặn không thể uống hay trồng trọt, vì thế từ nhiều năm trước, các nhà khoa học đã sáng chế ra máy lọc nước biển thành nước ngọt nhưng giá thành quá đắt. Một kỹ sư Việt Nam, ông Vương Xuân Điềm, sau nhiều năm nghiên cứu đã chế ra máy lọc nước biển thành nước ngọt mà giá thành rất hạ, và chúng tôi, phóng viên Viễn Đông, đã xin được tiếp xúc với ông để viết bài này, giới thiệu với quý đồng hương một phát minh rất giá trị và một kỹ sư tỵ nạn đã làm rạng danh người Việt tại hải ngoại.

Từ Little Saigon chúng tôi lái xe về hướng Đông, cuối đường 17 đi vòng vèo lên một đỉnh đồi khá cao thì đến nơi. Căn nhà của ông bà kỹ sư Điềm nằm êm đềm nơi đây, xung quanh là những bụi cây tỏa bóng mát, hai phía trước, sau đều nhìn xuống thung lũng phía dưới với muôn vàn căn nhà và cơ xưởng. Mấy năm trước đã có lần ban đêm chúng tôi tới đây ngắm nhìn khắp Orange County với hàng triệu ngọn đèn lấp lánh như sao sa, thật ngoạn mục vô cùng. Căn nhà sáng sủa, trang trí đẹp mắt, hài hòa và khá rộng nhưng khi hỏi thăm, gia chủ cho biết chỉ có hai ông bà cư ngụ, bà là cựu nữ sinh Trưng Vương, hai ông bà có gia đình người con ở phía dưới đồi nên hàng ngày bà sang chơi với cháu để ông ở nhà một mình cho dễ “nghiên cứu.” Kỹ sư Điềm năm nay bước vào tuổi “thất thập cổ lai hy” nhưng tâm hồn ông rất trẻ trung, vui vẻ nên nhìn vóc dáng bề ngoài không ai đoán ông đã 70.

Vài hàng về kỹ sư Vương Xuân Điềm

Kỹ sư Vương Xuân Điềm sinh quán tại Sơn Tây, không xa Hà Nội bao nhiêu. Ông di cư vào Nam năm 1954, định cư tại Saigon và tốt nghiệp kỹ sư tại Trường Kỹ Thuật Phú Thọ năm 1966, sau đó tốt nghiệp Đại Học Khoa Học Saigon năm 1968. Đầu tiên ông phục vụ tại Bộ Tổng Tham Mưu, sau đó phục vụ tại Bộ Công Chánh, làm tại Nha Quốc Gia Sản Cấp Thủy Cục, cơ quan cung cấp nước cho toàn miền Nam, ngoại trừ Saigon. Biến cố 30-4-1975 khiến ông phải rời bỏ quê hương ngay từ ngày đó. Sang Hoa Kỳ, ông thi lại lấy bằng và được làm việc đúng theo ngành nghề của mình. Sau mười mấy năm làm việc ở cơ quan Thủy Cục Anaheim, ông đổi về làm cho cơ quan Thủy Cục Long Beach cũng được gần 10 năm. Tổng cộng cả hai nơi ông làm gần 30 năm và xin nghỉ hưu năm 2005.

Trong thời gian làm việc tại Long Beach, ông cho biết, ông khám phá ra cách lấy nước ngọt từ nước biển một cách tương đối rẻ tiền. Kỹ sư Điềm nói:

-Sự thực mà nói, cách lấy nước ngọt từ nước biển đã có từ rất lâu đời rồi, người ta cứ việc đem nước biển đun nó lên bốc thành hơi nước rồi cho qua chỗ lạnh thì hơi nước đọng lại thành nước ngọt. Phương pháp này đã có cả ngàn năm rồi. Khoảng năm 1950, các quốc gia vùng sa mạc Ả Rập có nhiều tiền nhờ có nhiều mỏ dầu, họ mới có thể làm những máy chưng cất nước biển khổng lồ nhờ một phát minh gọi là Multiple Effect Distillation, viết tắt là M.E.D.
Đến khoảng năm 1969, Hoa Kỳ phát minh ra một dụng cụ gọi là màng bán thẩm (Reverse Osmosis Membranes). Đầu tiên màng bán thẩm này làm bằng Cellulose Acetate (CA), người ta dùng áp lực ép nước đi ngang màng bán thẩm đó, chỉ có nước đi ngang còn muối đọng lại, đó là một phát minh mới lấy nước ngọt từ nước biển tương đối dễ dàng. Từ đó, kỹ thuật này phát triển và đến đầu thập niên 1980 họ lại có một phát minh mới. Thay vì dùng màng bán thẩm CA thì họ dùng Thin Film Composite (TFC) làm bằng Polyamide (PA) tức là một phó sản của dầu hỏa. Từ khi phát minh ra cái này, giá thành lại rẻ hơn trước, và do đó sản xuất nhiều hơn trước, và từ đó đến nay phương pháp này được ứng dụng nhiều hơn phương pháp đun sôi nước để đọng lại. Tuy nhiên, dù giá thành đã hạ xuống nhưng vẫn còn khá đắt. Thường thường người ta phải dùng 30 KW điện mới làm được 1,000 gallon nước ngọt. Dần dần họ cải thiện và bây giờ giảm xuống còn khoảng 12 KW cho 1,000 gallon, tương đối nhiều và rẻ.

Sáng chế máy lọc nước biển rẻ tiền

Sau khi mời chúng tôi uống nước, kỹ sư Vương Xuân Điềm nói tới kỹ thuật mới do ông sáng chế. Ông cho biết, vào năm 2002, khi nghiên cứu phương pháp ép nước biển thành nước ngọt, ông nghĩ nếu bây giờ mình đưa nước biển vào ép một lần thì nó sẽ đắt tiền hơn là mình làm thành nhiều giai đoạn. Thí dụ mình phải nhảy cao 10 thước thì mình nhảy 5 thước trước rồi nhảy tiếp 5 thước nữa thì dễ hơn. Do đó, ông chia phương pháp của ông thành hai giai đoạn. Sáng kiến này được thành phố Long Beach kiểm nhận và sau đó ông được chính phủ Hoa Kỳ cấp bằng sáng chế vào năm 2005. Phương pháp làm hai giai đoạn của ông khiến giá thành rẻ đi 15%.

Khi về hưu, ông tiếp tục nghiên cứu và cho rằng nếu người ta mang nước biển vào nhà máy biến chế rồi thải nước mặn ra và giữ nước ngọt lại, như thế tại sao không đem những màng bán thẩm bỏ ra ngoài biển lấy nước ngọt đem về, khỏi phải mang nước biển về rồi lại phải đem đi đổ nước mặn, làm như vậy đỡ công hơn. Phương pháp này tính ra chỉ tốn có 4 KW mà làm ra được 1,000 gallon ngước ngọt, tức là giá thành rẻ chỉ bằng 1/3 giá thành của các nhà sáng chế trước đó.

Ông cho biết thêm, California được cung cấp nước bởi hai nguồn nước, một là từ sông Colorado bơm về, một nguồn nữa là do các hồ chứa nước trên miền Bắc chuyển xuống. Nước từ sông Colorado phải cần 6.2 KW cho 1,000 gallon, nhưng đối với nước lấy từ miền Bắc xuống thì xa hơn và nó phải đi qua nhiều dãy núi nên mất khoảng 9KW cho 1,000 gallon, trong khi đó lấy nước ngọt từ biển vẫn đắt hơn. So sánh với phương pháp của ông chỉ mất 4KW thì thật là rẻ. Nhưng phương cách của ông có hai trở ngại, một là phải mang điện ra biển để chạy máy bơm, hai là nước ngọt mang từ độ sâu khoảng 300 mét ngoài biển về làm sao để không bị nhiễm nước biển, tức là phải tốn kém về đường ống vì phải đi xa và thật kín, nước biển không lọt vào nước ngọt được, và như thế, theo ông phải là dự án lớn mới có thể thực hiện được. Ông đã thử màng bán thẩm ở độ sâu như vậy và thấy nước ngọt rất OK, nhưng vẫn chưa khắc phục hai trở ngại như đã nói.

Kỹ sư Vương Xuân Điềm cũng đã nghĩ ra cách dùng phương pháp này lọc nước hồ, ao, nước sông v.v.. Theo ông, việc lọc nước này dễ hơn lọc nước biển nhiều, phương pháp áp dụng vẫn là đem những màng bán thẩm đặt vào để lọc tại một độ sâu thích hợp là lập tức có ngay nước sạch, vì khi nước đi ngang màng bán thẩm thì nó loại được hết vi khuẩn, vi trùng..., nói chung là tất cả những chất dơ, chất nhiễm độc không thể đi qua màng bán thẩm được vì chỉ có nước có phân tử thấp là đi qua được. Đó là cách mà ngày nay người ta phải áp dụng vì nhiều nơi nước quá ô nhiễm do các chất thải từ nhà máy, các chất sát trùng trên đồng ruộng, nương rẫy hay xác các thú vật vứt xuống sông, hồ, thậm chí như ở miền Tây Việt Nam lúc trước còn làm nhà vệ sinh để phân xuống thẳng sông, và bây giờ Việt Nam vẫn đang ô nhiễm trầm trọng. Theo kỹ sư Điềm, tương lai sớm hay muộn người ta cũng phải dùng phương pháp này để lọc hầu có nước sạch mà dùng. Ông cho biết, phương pháp lọc bằng cát không bảo đảm, vì các chất hòa tan hay vi khuẩn, chất hóa học vẫn không lọc được; chỉ có màng bán thẩm mới có thể loại được các chất dơ và độc hại.

Chúng tôi nêu câu hỏi, phải chăng những loại máy lọc nước nhỏ, người ta thường gọi là máy 2 đầu lọc, 5 đầu lọc v.v. mà nhiều gia đình đang dùng cũng là màng bán thẩm? Kỹ sư Điềm xác nhận “Đúng”. Và ngay những tiệm bán nước cũng áp dụng màng bán thẩm, ở gia đình dùng máy gọi là R.O. (Reverse Osmosis), màng bán thẩm nhỏ, còn ở mấy chỗ bán nước dĩ nhiên màng bán thẩm lớn hơn thì máy R.O lớn hơn.




Chế biến nước thải thành nước uống

Vấn đề dùng nước thải (nước ống cống) để lọc thành nước tinh khiết cho dân dùng như thế nào? Kỹ sư Điềm nói:

-Cái đó người ta làm lâu rồi. Ở Fountain Valley có một nhà máy gọi là Water Factory 21, lấy nước cống chế hóa xong rồi đưa qua màng bán thẩm trở thành nước rất trong sạch như đã nói ở trên. Nhưng vấn đề tâm lý, nhiều người chưa hiểu nên e sợ, do đó thay vì cho người ta dùng ngay, họ bơm lên đầu nguồn sông dự trữ để trộn với nước sông cho thấm xuống cát, để qua lớp cát đó nó thành nước thiên nhiên (khoảng 2 năm). Họ làm thế để cho người ta có cảm giác là không uống nước cống chứ thực tế, một số tiểu bang ở giữa nước Mỹ lấy nước từ sông Mississippi, mà nước cống sau khi lọc xong thải ngay xuống sông Mississippi cho người dân nhưng không hề có nguy hiểm, chỉ là để cho người ta đừng nghĩ mình đang dùng nước cống mà thôi. Ông khẳng định, nếu lấy nước cống vừa lọc xong qua màng bán thẩm mà uống ngay cũng không có vấn đề gì, vì rất tinh khiết sau khi đã đi qua màng bán thẩm.

Theo Kỹ sư Điềm, tương lai tiểu bang California sẽ phải dùng nước biển lọc thành nước ngọt, vì nước biển có muối mà muối có đặc tính làm cho các chất dơ không tan được trong nước và lắng xuống; bất cứ thứ gì đổ ra biển sớm muộn cũng lắng xuống đáy hết, cho nên nước biển tự nó đã sạch, ngoại trừ nhiều người cho rằng làm như thế sẽ có tác hại môi sinh, trong đó phá hủy những trứng cá hay sinh vật dưới biển nên họ bài bác. Nhưng theo ông, các loại cá nằm phía trên 100 mét, mình lấy nước biển ở độ sâu 300 mét thì ít có ảnh hưởng. Nhưng dân số Cali càng lúc càng tăng lại hạn hán kéo dài thì cuối cùng phải dùng nước biển thôi, vì rẻ và sạch.

Chúng tôi cũng đưa ra mối lo sợ của nhiều người rằng, hiện nay hầu hết người dân Cali đều dùng chung một nguồn nước, chúng ta không có giếng riêng như ở Việt Nam. Nếu rủi ro, bọn khủng bố lén thả chất độc vào hồ chứa nước, lúc đó khi chính quyền phát giác sẽ đóng ngay nguồn nước cung cấp cho dân thì điều gì xẩy ra?

Kỹ sư Điềm khẳng định, “Không ảnh hưởng gì, vì như ông đã nói, các chất độc đều bị loại khi đi ngang màng bán thẩm, nên bà con yên tâm không phải sợ. Cũng thế, nếu nhà mình bị bỏ thuốc độc vào nước mà nhà mình dùng nước có màng bán thẩm thì không sao hết, nhưng lâu lâu nhớ phải thay cái màng bán thẩm. Loại ở nhà dùng thường 3 năm phải thay cái màng bán thẩm R.O.”

Tại sao chưa áp dụng phương pháp mới ở California là xứ hạn hán

Trở lại vấn đề áp dụng phương pháp của kỹ sư Điềm cho nhà máy nước Long Beach, ông cho biết, tất cả sáng kiến và đề nghị của ông đã được chấp nhận nhưng đến nay chưa thực hiện được vì nó đòi hỏi một ngân sách lớn. Long Beach mỗi ngày tiêu thụ 70 triệu gallon nước ngọt nên phải xin tiền ở Federal để làm cái máy cho ra 5 triệu gallon/ngày. Muốn sản xuất cái máy này lại đòi hỏi phải có nhà máy nhưng ngân sách không có. Thường thường những nhà máy này Federal cho 50%, tiểu bang cho 25%, city bỏ 25% để làm. Nếu có ngân sách đầy đủ phải tốn hết 38 triệu (thời điểm ông ước tính là năm 2004, bây giờ chắc chắn cao hơn nhiều). Nhưng ông tin rằng, vào thời điểm cần thiết thì tốn kém bao nhiêu cũng phải làm, vì nước là nhu cầu cần thiết nhất cho sự sống. Vả lại, nếu Cali dùng nước biển biến thành nước ngọt thì nước sông Colorado thay vì cung cấp cho Cali sẽ cung cấp được cho nhiều tiểu bang khác như Utah, Nevada, Arizona v.v. và như thế có lợi cho ngân sách của chính phủ cũng như ngân sách của các tiểu bang đó.

Được hỏi, ông có nghĩ sẽ chế ra những loại máy lọc nước biển thành nước ngọt nhỏ cho các gia đình dùng không?

Kỹ sư Điềm cho biết, chế thì được thôi nhưng vấn đề là bây giờ người ta chưa thấy cần thiết lắm, do đó nếu mình sản xuất ít thì không có lợi, phải sản xuất hàng loạt thì mới bõ công. Tuy nhiên, ông nói trước sau gì nếu tình trạng hạn hán hay nguồn nước ô nhiễm nặng thì câu hỏi vừa rồi sẽ được thực hiện. Ông cũng cho hay, hiện ông có một số thân hữu ở Việt Nam làm nghề biển, họ muốn ông hướng dẫn họ làm những cái máy lọc để có thể sử dụng khi phải ở ngoài khơi lâu ngày.

Ông đã hướng dẫn cho họ, và hiện họ đã áp dụng để lọc nước sông, nước ao hồ cho có nước sạch mà dùng, còn lọc nước biển thì chưa thấy ai báo cáo, có lẽ vì giá thành hơi cao. Với phương pháp của ông, cứ 10 gallon nước biển làm ra được 3 gallon nước ngọt. Ông đã nghĩ đến phương pháp nếu nhà ở gần biển, mình đào một đường hầm sâu khoảng 3 đến 400 mét, sau đó mình ráp một đường ống dẫn nước biển vào và dẫn nước biển ra thì nó cũng giống như mình mang máy lọc ra biển.

Phương pháp này rất đơn giản, không phải mang điện và máy móc ra biển cũng như không phải đặt đường ống mang nước ngọt từ biển vào đất liền nhưng cần thời gian nghiên cứu, vì việc gì càng nghiên cứu kỹ càng có hiệu quả cao, do đó ông tin rằng không sớm thì muộn kế hoạch của ông sẽ được thực hiện, nếu hạn hán kéo dài vài năm thì việc lấy nước ngọt từ nước biển theo theo phương pháp của ông sẽ tới nhanh hơn, vì kỹ thuật đào đường hầm bây giờ rất tiến bộ, không có gì khó khăn như vài chục năm trước.

Tóm lại vấn đề chính là phải có ngân sách mới thực hiện được.

Kỹ sư Điềm rất tự tin và ông muốn đồng hương chúng ta đang may mắn ở tiểu bang California đừng quá lo lắng về nguồn nước uống. Đến một lúc nào đó, khi chính phủ thấy cần thiết thì nguồn nước biển vô tận lại ở gần chúng ta sẽ được sử dụng để chúng ta sẽ có nguồn nước ngọt tinh khiết để dùng hàng ngày, không có gì phải lo.