Rất có thể trong tương lai, nhà vệ sinh của Trạm Không gian quốc tế (ISS) sẽ trở thành nơi cung cấp nước uống cho các phi hành gia.
Jennifer Pruitt - kỹ sư thuộc bộ phận tái chế nước tiểu, mô tả công việc bà đang làm là một trong những việc thú vị nhất ở NASA, nếu không muốn nói là toàn bộ ngành công nghiệp vũ trụ. "Dự án này khiến tôi càng yêu thích công việc của mình", cô nói một cách đầy tự hào. "Không có nhiều người trên thế giới làm điều gì đó tương tự".
Bà Pruitt hiện công tác ở bộ phận thu hồi nước tại Trung tâm hàng không vũ trụ Marshall (thuộc ISS). Mục tiêu của cô và các cộng sự là tìm ra những phương pháp hiệu quả nhất, để lấy nước uống từ nước tiểu của các phi hành gia.
Trong nước tiểu có chứa khoảng 95% nước (phần còn lại được là chất thải của cơ thể) nên đây là đối tượng mà các nhà khoa học nhắm đến, trong chiến dịch tái chế nước thải của mình. Nếu dự án thành công, người ta có thể sẽ cắt giảm được nhiều chi phí cho việc vận chuyển nước từ Trái Đất lên vũ trụ.
Quy trình phức tạp
Một góc nhà vệ sinh trên Trạm Không gian quốc tế (ISS).
Ban đầu, chuyên gia thiết kế một hệ thống tái chế nước tiểu đặc biệt, đặt trong nhà vệ sinh. Sau khi thu được nước thải, các nhà khoa học bỏ vào một số hóa chất nhằm đảm bảo nó được nguyên vẹn, đồng thời ngăn chặn vi khuẩn sinh sôi. Ngoài nước tiểu, mồ hôi cũng được tận dụng triệt để để tái sử dụng.
Ước tính mỗi phi hành gia uống trung bình 730 lít nước tái chế trong thời gian một năm hoạt động.
Giảm độ mặn
Mặc dù việc biến mồ hôi trở thành nước uống diễn ra khá suôn sẻ, hệ thống tái chế nước tiểu không hoạt động tốt so với mong đợi. Trong điều kiện phòng thí nghiệm trên Trái Đất, hiệu quả lên đến 85%, chỉ với 15% lượng nước bị hao hụt. Tuy nhiên trên thực tế, khi lên đến Trạm không gia ISS, chỉ 75% nước được thu hồi.
“Trong không gian, canxi từ xương của các phi hành gia bài tiết, hòa lẫn vào máu, sau đó được lọc ra qua đường tiểu”, Pruitt cho biết. Do xuất hiện canxi, các hóa chất tiền xử lý đã phản ứng với kim loại này để tạo thành muối canxi sunfat. Lượng muối càng tăng, hệ thống tái chế càng bị phá hủy. Lúc bấy giờ, chẳng những không tạo ra nước, hệ thống còn trở thành một gắng nặng do chi phí bảo dưỡng tăng cao.
Giải quyết vấn đề trên, nhóm nghiên cứu của Pruitt đưa ra một giải pháp. Bằng cách thay đổi thành phần hóa học của nước tiểu trước khi xử lý, họ hy vọng quá trình tái chế nước tiểu trên ISS làm việc hiệu quả hơn.
Quảng cáo
Áp suất và chưng cất
Máy tái chế nước tiểu được cấu thành từ một mớ bòng bong rắc rối: ống, máy bơm và dây điện gắn vào một lọ lớn nước tiểu. Mọi thứ đều được sắp xếp theo chiều ngang để tránh tác dụng của lực hấp dẫn.
Bà Jennifer Pruitt vui mừng khi nghiên cứu mang lại hiệu quả.
Theo đường ống, nước tiểu được chuyển đến lọ chứa chính. Trong lọ này được trang bị một máy hút chân không, làm nhiệm vụ hút hết không khí để giảm áp lực bên trong. Áp suất giảm, nhiệt độ sôi của chất lỏng cũng giảm. Điều này nghĩa là nước có thể được tách ra khỏi hỗn hợp mà không cần thêm bất kỳ lượng nhiệt nào.
Phần chất lỏng còn lại sau khi chưng cất tiếp tục được đưa hệ thống nhằm thu được lượng nước tối đa. Sản phẩm cuối cùng của quá trình là nước uống tinh khiết va chất thải. Trong không gian, các chất thải sẽ được đóng gói và chuyển vào một tàu tiếp tế dự phòng. Chúng bị đốt cháy trong bầu khí quyển, trong thời gian con tàu trở về Trái Đất.
"Đó là nước sạch. Sạch hơn so với bất cứ thứ gì bạn uống trên Trái Đất", cô Pruitt hào hứng. Trong tương lai, các kỹ sư của NASA sẽ tiếp tục đưa ra các phiên bản mới hơn của hệ thống tái chế này, với hy vọng tăng lượng nước thu được cũng như loại bỏ hoàn toàn vi khuẩn chưa phát hiện.
Quảng cáo
Theo: BBC
