Trăn trở về thực trạng thiếu nước ngọt ở các đảo, quần đảo và ngư dân khi đánh bắt xa bờ thiếu nước ngọt dự trữ, hai nam sinh trường THPT chuyên Phan Bội Châu (Nghệ An) đã ấp ủ hình thành “Hệ thống chưng cất nước mặn thành nước ngọt”. Sau những nỗ lực không ngừng, dự án đã thành công và xuất sắc giành giải Nhất lĩnh vực Kỹ thuật cơ khí trong cuộc thi Khoa học kỹ thuật (KHKT) cấp quốc gia học sinh trung học khu vực phía bắc năm 2018.

Đây cũng là một trong những 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.

Hai học trò Phùng Văn Long và Mai Nhật Anh bên thầy giáo hướng dẫn.

Từ nỗi trăn trở...

Ý tưởng chưng cất nước biển thành nước ngọt được hai nam sinh Phùng Văn Long và Mai Nhật Anh (lớp 12A3, Trường THTP chuyên Phan Bội Châu, Nghệ An) hình thành từ khá sớm. “Nhận thấy nhu cầu sử dụng nước ngọt ở các đảo, quần đảo ở Việt Nam và các quốc gia trên thế giới rất lớn trong khi tình trạng khan hiếm nước ngọt ngày càng trầm trọng nên bọn em đã nhen nhóm ý tưởng chưng cất nước biển thành nước ngọt để phục vụ nhu cầu của người dân. Từ sự ấp ủ này bọn em đã trình bày ý tưởng với thầy Mai Văn Quyền - giáo viên bộ môn Vật lý Trường THPT chuyên Phan Bội Châu và nhận được sự ủng hộ nhiệt tình của thầy” – em Phùng Văn Long chia sẻ.

Sau khi những ý nghĩ ban đầu được thiết lập, thầy Quyền cũng chính là người góp ý cho hai học sinh từ khi hình thành hệ thống máy trên bản vẽ cho đến quá trình lắp ghép, hoàn thiện. “Trong quá trình chế tạo, cũng có nhiều lúc em và Long bất đồng quan điểm, tranh cãi nhau kịch liệt. Chính thầy Quyền là người hóa giải bất đồng, chỉ rõ những điểm chưa hoàn thiện để bọn em hoàn chỉnh dần. Tuy nhiên, khó khăn nhất trong quá trình hoàn thiện dự án là việc tìm nguyên liệu và chế tác những thiết bị mới. Những nguyên liệu 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, phải làm đi làm lại nhiều lần mới ra được thiết bị ưng ý nên cũng khá là tốn kém và mất nhiều thời gian. Từ khi hình thành ý tưởng đến khi hệ thống vận hành trơn tru, đáp ứng yêu cầu đề ra, bọn em mất khoảng 7 tháng trời để mày mò” – em Mai Nhật Anh cho biết.

Sau quá trình mày mò, nghiên cứu trong nhiều tháng trời, cuối cùng Hệ thống chưng cất nước mặn thành nước ngọt của hai nam sinh xứ Nghệ cũng được lắp đặt hoàn thiện. “Ngày nhìn thấy sản phẩm ra lò, bọn em vui không kể xiết, ba thầy trò thuê xe tải chở máy xuống bãi biển Cửa Lò để vận hành thử nghiệm. Trong 4 lần thử nghiệm đầu, các hạn chế của máy dần dần được bọn em  tìm ra và khắc phục. Đến lần thứ 5, máy mới hoạt động trơn tru và cho ra sản phẩm đạt chuẩn. Không thể nói hết được niềm sung sướng của bọn em vào thời khắc ấy” – Long phấn khởi.

Theo thầy Mai Văn Quyền - giáo viên Trường THPT chuyên Phan Bội Châu (người trực tiếp hướng dẫn cho Long và Nhật Anh) thì ý tưởng chưng cất nước biển thành nước ngọt không phải là công trình hoàn toàn mới. Trên thực tế nhiều học sinh Nghệ An cũng 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, hệ thống chưng cất nước mặn thành nước ngọt của hai học sinh Phùng Văn Long và Mai Nhật Anh được đánh giá là hoàn thiện nhất. “So với các công trình trước đây thì công trình của Long và Anh 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. Ưu điểm lớn nhất của dự án 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. Hai em Long và Anh đã 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", thầy Quyền chia sẻ.

Bộ phận bơm nước biển bằng nguyên lý đòn bẩy và chảo thu năng lượng mặt trời.

...Đến một dự án lớn

Trong cuộc thi KHKT cấp quốc gia học sinh trung học khu vực miền bắc năm 2018 do Bộ giáo dục và đào tạo tổ chức, dự án “Hệ thống chưng cất nước mặn thành nước ngọt” 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, góp phần đưa Nghệ An vào vị trí đứng thứ 2 toàn đoàn.

Theo trình bày của Long và Anh, 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.  “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, hệ thống thu được hơn 7 lít nước ngọt/ngày. Nếu sử dụng năng lượng sóng và năng lượng mặt trời thì lượng nước ngọt thu được là hơn 10 lít/ngày. Ngoài ra, nếu thời tiết càng nắng, nhiệt độ càng cao thì hệ thống hoạt động càng hiệu quả”, Nhật Anh cho biết.

Cũng theo Anh và Long thì hạn chế của hệ thống chưng cất nước mặn thành nước ngọt là sử dụng kỹ thuật chân không bằng bơm thủy lực và năng lượng sóng biển nên việc sử dụng một số thiết bị được chế tạo từ sắt, dễ bị ăn mòn trong môi trường nước mặn. Hiện tại, dự án đang tiếp tục được 3 thầy trò nghiên cứu, tìm vật liệu thay thế để hoàn chỉnh trước khi được đưa sang Mỹ tranh tài. “Bọn em 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 ban đầu thì nếu đưa vào sản xuất đồng loạt, giá thành 1 máy chưng cất nước biển thành nước ngọt không đến 10 triệu đồng” – Long nói.

D.HÓA