Đảm bảo nguồn nước tại Singapore: Tận dụng công nghệ để xử lý nước thải công nghiệp

Do diện tích đất đai và tài nguyên thiên nhiên hạn chế, quốc gia này có các cơ sở lưu trữ tối thiểu và dựa vào lượng mưa thường xuyên để duy trì nguồn cung cấp nước ngọt. Trước đây, hồ chứa Linggiu của Singapore đã phải hứng chịu những đợt hạn hán nghiêm trọng, gần đây nhất là đợt hạn hán năm 2016 đã làm giảm mực nước xuống còn 20% công suất.

Hiện nay, điều kiện khí hậu thay đổi cùng nhiệt độ tăng tiếp tục gây thêm áp lực cho chính quyền nước này. Singapore dễ bị lũ quét cũng như các đợt khô hạn kéo dài, điều này có nghĩa họ phải tìm kiếm các chiến lược và giải pháp thay thế quản lý nước hiệu quả, thay vì dựa vào lượng mưa.

Tại khu vực Châu Á-Thái Bình Dương, an ninh nước nói chung cũng nhạy cảm tương tự với những thay đổi về môi trường. Kết hợp với tốc độ đô thị hóa ngày càng tăng, nhu cầu nước dự kiến sẽ tăng khoảng 55% vào năm 2030. Mức tăng ước tính này sẽ dẫn đến chênh lệch 40% giữa cung và cầu tài nguyên nước trong khu vực.

Những nhân vật nổi bật như Bruno Carrasco, Vụ trưởng Vụ Biến đổi Khí hậu và Phát triển Bền vững tại Ngân hàng Phát triển Châu Á, đã nhấn mạnh tính cấp bách của quản lý nước trong cuộc chiến chống khan hiếm nước. Ông cho rằng ô nhiễm thường bắt nguồn từ việc xử lý nước không đúng cách, chính vì vậy, việc tăng cường công tác này là rất quan trọng để cải thiện chất lượng nước trong khu vực.

VAI TRÒ CỦA CÁC KHU VỰC KINH TẾ NGOÀI NHÀ NƯỚC SINGAPORE 

Tại Singapore, nhu cầu nước hiện ở mức xấp xỉ hơn 1,6 triệu tấn nước mỗi ngày, con số này được dự đoán sẽ tăng gần gấp đôi vào năm 2065. Nhận thức được vai trò quan trọng của các khu vực kinh tế ngoài nhà nước trong việc đạt được khả năng phục hồi nước, chính phủ Singapore tăng cường nỗ lực để tăng hiệu quả sử dụng nước trong các ngành công nghiệp.

Cam kết này đã được bà Grace Fu, Bộ trưởng Môi trường của Singapore, tái khẳng định tại Hội nghị về Nước của Liên hợp quốc (LHQ). Từ năm 2024, cơ quan cấp nước quốc gia Singapore (PUB) có kế hoạch áp đặt các yêu cầu tái chế mới đối với tất cả các dự án mới trong ngành chế tạo wafer, điện tử và y sinh.

Tỷ lệ tái chế trung bình của các nhà máy chế tạo vật liệu bán dẫn wafer và sản xuất y sinh hiện ở mức tương ứng là 43% và 14%. Tuy nhiên, với mục tiêu đầy tham vọng của Singapore là tăng tỷ lệ tái chế nước tổng thể lên 70% vào năm 2030, các ngành công nghiệp sử dụng nhiều nước này và các ngành công nghiệp khác sẽ cần đẩy nhanh nỗ lực tái chế của họ. 

HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP HIỆN NAY CỦA SINGAPORE 

Giải quyết các mục tiêu bền vững chung đòi hỏi một cách tiếp cận sáng tạo để quản lý nước công nghiệp. 

Ngành thực phẩm và đồ uống (F&B) là một ví dụ điển hình, các nhà máy sản xuất của Singapore hay bất kỳ quốc gia nào cũng đều tiêu thụ một lượng nước rất lớn. Tuy nhiên, những lo ngại về an toàn thực phẩm, không khuyến khích nhiều nhà máy F&B kết hợp các biện pháp tái chế và tái sử dụng nước. Tỷ lệ tái chế trong toàn ngành rất khác nhau, trung bình chỉ ở mức 1,8%.

Nhìn chung, tình trạng xử lý nước thải hiện có trong khu vực phi sinh hoạt đang phần nào cải thiện. Vấn đề cấp bách nhất nằm ở sản phẩm phụ của việc sử dụng hóa chất trong quá trình xả thải với 5% ô nhiễm trong dòng chảy vào. Các quy trình sản xuất sử dụng nhiều hóa chất tạo ra bùn độc hại và gây ô nhiễm thứ cấp trong nước thải. Điều này ngăn cản các công ty tái sử dụng nước công nghiệp của họ và buộc phải phụ thuộc vào nguồn cung cấp nước ngọt.

Hơn nữa, nhu cầu năng lượng của các quy trình xử lý nước thải truyền thống cũng là một vấn đề khác. Khi các giá trị môi trường, xã hội và quản trị (ESG) ngày càng trở nên không thể thiếu đối với các nền kinh tế, các ngành công nghiệp từ xây dựng đến sản xuất thực phẩm, v.v đều đang tìm cách giảm tác động đến môi trường. Sự thay đổi theo hướng bền vững này đang thúc đẩy nhu cầu về các công nghệ xanh đổi mới, khiến các phương pháp xử lý nước thải truyền thống trở nên kém hấp dẫn hơn.

Trong số các ngành công nghiệp phát triển nhanh đòi hỏi nguồn nước lớn là lĩnh vực trung tâm dữ liệu. Theo báo cáo thị trường toàn cầu trong lĩnh vực này năm 2022, Singapore được xếp hạng là thị trường cơ sở trung tâm dữ liệu hấp dẫn thứ hai trên toàn thế giới. Với một loạt các doanh nghiệp phụ thuộc vào dữ liệu, chẳng hạn như AWS, Microsoft và Google, Singapore đang trên đà tăng trưởng thị trường liên tục. Tuy nhiên, các trung tâm dữ liệu nổi tiếng với nhu cầu tài nguyên lớn, bao gồm cả điện và nước, thậm chí một trung tâm dữ liệu nhỏ 1 MW cũng tiêu thụ 26 triệu lít nước hàng năm.

THẾ HỆ CÁC GIẢI PHÁP NƯỚC THẢI XANH TIẾP THEO

Nhóm các nhà khoa học của của Hydroleap tại Singapore đã làm việc không mệt mỏi để vượt qua những hạn chế hiện tại đồng thời phát triển các phương pháp không sử dụng hóa chất và tiết kiệm chi phí có thể được sử dụng trong nhiều ngành khác nhau. Các công ty xử lý nước thải của Singapore nỗ lực tránh xa sự phụ thuộc vào hóa chất, thay vào đó họ sử dụng các công nghệ điện hóa để nâng cao hiệu suất lọc và chất lượng nước.

Hai khía cạnh trung tâm của công nghệ điện hóa là đốt điện (Hl-EC) và điện hóa (HL-EO). Những công nghệ này giúp giảm tới 95% chất ô nhiễm có trong nước thải, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái chế nước trong nhiều ngành công nghiệp.

Đối với lĩnh vực F&B, các hệ thống như vậy đã loại bỏ thành công 98% chất rắn lơ lửng, 93% dầu mỡ và 95% phốt phát trong nước thải. Nước thu được không chỉ đáp ứng tiêu chuẩn xả thải mà còn an toàn để tái sử dụng trong sản xuất. 

Đối với các trung tâm dữ liệu, có thể tiết kiệm 70% lượng nước thải trong khi cung cấp khả năng khử trùng là kết quả khả quan, chẳng hạn như loại bỏ 99% vi khuẩn Legionella. Điều này cho phép các nhà sản xuất công nghiệp tuần hoàn nước tới 14 lần, thay vì 8 lần ban đầu.

Những số liệu thống kê này đã vẽ nên bức tranh toàn cảnh về khả năng của các công nghệ lọc và tái chế nước trong tương lai của Singapore. 

Để đạt được các mục tiêu phát triển bền vững đặt ra cho năm 2030, phương pháp quản lý nước của Singapore bao gồm cả việc tận dụng công nghệ và giảm lượng khí thải carbon từ các phương pháp xử lý nước. Ứng dụng các phương pháp quản lý nước tự động hóa và đổi mới điện hóa ít tiêu tốn năng lượng có thể đưa hành trình của Singapore trở thành câu chuyện thành công của thế giới trong việc tăng cường an ninh nước.