Lần đầu tiên trên thế giới, các nhà nghiên cứu của Đại học Nam Úc đã thiết kế một hệ thống chạy bằng năng lượng mặt trời tự duy trì, làm bay hơi nước biển và tái chế thành nước ngọt, trồng trọt mà không cần sự tham gia của con người. Nó có thể giúp giải quyết tình trạng thiếu nước ngọt và lương thực trên toàn cầu trong những thập kỷ tới, với dân số thế giới dự kiến sẽ đạt 10 tỷ người vào năm 2050.

Giáo sư Haolan Xu và Tiến sĩ Gary Owens từ Viện Công nghiệp Tương lai của UniSA đã phát triển trang trại nổi trên biển được tạo thành từ hai buồng: lớp trên giống như nhà kính và buồng thu hoạch nước phía dưới.

Tiến sĩ Owen cho biết: “Trong trường hợp này, nước sạch được cung cấp bởi một dãy thiết bị bay hơi sử dụng năng lượng mặt trời, hút nước biển, giữ muối trong thân thiết bị bay hơi và dưới tia nắng mặt trời, giải phóng hơi nước sạch vào không khí, sau đó ngưng tụ trên nước chuyển lên buồng sinh trưởng thực vật phía trên”.

Trong một thử nghiệm thực địa, các nhà nghiên cứu đã trồng ba loại rau phổ biến – bông cải xanh, rau diếp và cải chíp – trên bề mặt nước biển mà không cần chăm sóc hoặc tưới thêm nước sạch.

Theo Giáo sư Xu, hệ thống chỉ được cung cấp năng lượng bằng ánh sáng mặt trời và có một số lợi thế so với các thiết kế trang trại biển sử dụng năng lượng mặt trời khác hiện đang được thử nghiệm.

Giáo sư Xu cho biết: “Các thiết kế khác đã lắp đặt các thiết bị bay hơi bên trong buồng tăng trưởng, chiếm không gian quý giá mà lẽ ra có thể được sử dụng cho sự phát triển của cây trồng. Ngoài ra, các hệ thống này dễ bị quá nhiệt và làm chết cây trồng”.

Các trang trại nổi, nơi các tấm quang điện truyền thống thu điện để cung cấp năng lượng cho các thiết bị khử muối thông thường, cũng đã được đề xuất nhưng chúng tiêu tốn nhiều năng lượng và tốn chi phí để duy trì.

Trong thiết kế này, sự phân bố theo chiều dọc của thiết bị bay hơi và buồng tăng trưởng giúp giảm diện tích tổng thể của thiết bị, tối đa hóa diện tích sản xuất thực phẩm. Nó hoàn toàn tự động, chi phí thấp và cực kỳ dễ vận hành, chỉ sử dụng năng lượng mặt trời và nước biển để sản xuất nước sạch và trồng trọt.

Tiến sĩ Owens cho biết bước tiếp theo là mở rộng quy mô, sử dụng một loạt thiết bị riêng lẻ để tăng sản lượng cây trồng. Việc đáp ứng nhu cầu cung cấp thực phẩm lớn hơn sẽ đồng nghĩa với việc tăng cả quy mô và số lượng thiết bị. Không thể tưởng tượng được rằng một lúc nào đó trong tương lai, bạn có thể thấy các quần xã sinh vật trang trại khổng lồ trôi nổi trên đại dương hoặc nhiều thiết bị nhỏ hơn được triển khai trên một vùng biển rộng lớn.

Nguyên mẫu hiện tại có thể sẽ được sửa đổi để tạo ra sản lượng sinh khối lớn hơn, bao gồm cả việc sử dụng vật liệu chi phí thấp như sợi rơm rạ phế thải, để khiến thiết bị vận hành thậm chí còn rẻ hơn.

Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng nước tái chế được sản xuất theo cách này đủ tinh khiết để uống và có ít độ mặn hơn so với Hướng dẫn Y tế Thế giới đối với nước uống.

Liên Hợp Quốc ước tính đến năm 2050, khoảng 2,4 tỷ người có thể bị thiếu nước. Trong cùng thời kỳ, nguồn cung cấp nước tưới nông nghiệp toàn cầu dự kiến sẽ giảm khoảng 19%.

Tiến sĩ Owens cho biết: “Nước ngọt chỉ chiếm 2,5% lượng nước trên thế giới và hầu hết lượng nước này không thể tiếp cận được vì nó bị mắc kẹt trong sông băng, chỏm băng hoặc nằm sâu dưới lòng đất. Nhu cầu nước ngọt ngày càng tăng do sự gia tăng dân số và biến đổi khí hậu.

Thực tế là 97,5% lượng nước trên thế giới nằm trong các đại dương - đó là một giải pháp rõ ràng để khai thác biển và mặt trời nhằm giải quyết tình trạng thiếu nước, lương thực và đất nông nghiệp ngày càng gia tăng trên toàn cầu. Việc áp dụng công nghệ này có thể cải thiện sức khỏe và phúc lợi của hàng tỷ người trên toàn cầu.