Bồn chứa nước thải tại Hệ thống Bổ sung Nước ngầm quận Cam (California) có màu xanh ngọc. Đây là nước đã qua xử lý thứ cấp, sẽ qua các công đoạn để trở thành nước uống sau chưa đầy một giờ.

Nước quá quý giá tại California, bang từng trải qua hai đợt hạn hán cùng cực những năm 2012-2016 và 2020-2023. Đồng cỏ khô khốc, gia súc chết, việc tiết kiệm nước trở thành chế tài, nhiều nơi phạt tới 10.000 USD nếu người dân dùng nước tưới cỏ sân vườn.

Một nông dân ở Santa Paula bên con bò đã chết bởi hạn hán khắc nghiệt, tháng 2/2014. Ảnh: LATimes

Bên cạnh tiết kiệm nước, các hoạt động tuần hoàn nước như thu gom nước mưa, tái chế nước thải đều được tận dụng triệt để. "Mọi thứ đều phải được thu hồi và tái chế", Denis R. Bilodeau, Chủ tịch Thủy cục quận Cam, nói.

Tái sử dụng nước thải thành nước uống là giải pháp đảm bảo an ninh nguồn nước, nhằm thích ứng với diễn biến thời tiết cực đoan gây ra bởi biến đổi khí hậu. Hoạt động này gồm hai hình thức là tái sử dụng trực tiếp (Direct Potable Reuse – DPR) và gián tiếp (Indirect Potable Reuse – IPR).

Với mô hình tái sử dụng trực tiếp, nước thải sau xử lý được đưa vào nhà máy xử lý nước uống hoặc vào hệ thống phân phối. Với mô hình gián tiếp, nước sau xử lý sẽ qua một "bộ đệm", đưa trở lại vào nguồn nước tự nhiên như tầng chứa nước ngầm hoặc sông, hồ, trước khi đến vòi nhà dân.

Hệ thống Bổ sung Nước ngầm quận Cam (California) vận hành từ năm 2008, vốn đầu tư 900 triệu USD. Đây là cơ sở tái chế nước thải IPR lớn nhất thế giới, có công suất 130 triệu gallon nước (tương đương 492 triệu lít) mỗi ngày. Nước thải sẽ được xử lý qua ba bước, gồm lọc vi mô, thẩm thấu ngược và lọc bằng tia cực tím.

Mô hình nước được xử lý theo ba cấp độ, từ phải sang trái: Thẩm thấu ngược, lọc cho hệ thống tái chế, lọc vi mô-thẩm thấu ngược sau đó lọc qua tia cực tím, 14/4/2023. Ảnh: OC Register

Bên cạnh vốn đầu tư lớn, nhược điểm của công nghệ này là tốn năng lượng và nhân công. Ví dụ, với mô hình xử lý gián tiếp, Hệ thống xử lý nước quận Cam đang phải trả 2,5 triệu USD hóa đơn tiền điện hàng tháng, trong khi cần 26 người vận hành.

Khách đến tham quan nhà máy này đều được mời uống nước sau xử lý tại vòi. Nhưng thực tế, với mô hình gián tiếp, nước sau xử lý sẽ được đưa trở lại cho hệ thống sông ngòi trước khi đến vòi nước nhà dân. Tuy nhiên, tình trạng hạn hán khắc nghiệt và biến đổi khí hậu đang thúc đẩy các thành phố cân nhắc sử dụng nước thải tái chế để làm nước uống theo hướng trực tiếp (DPR).

Israel, Singapore và Kuwait đã thực hiện điều này. Cuối năm ngoái, California đã cho phép nước thải từ cống, nhà vệ sinh được tái chế thành nước uống theo mô hình trực tiếp, tạo bước ngoặt cho hoạt động tái chế nước thải tại bang. Các nhà chức trách cũng đã thảo luận hơn một thập kỷ để đưa ra hàng chục trang tiêu chí cho loại nước uống này.

Thực tế, giải pháp tái sử dụng nước thải thành nước uống được cân lên đặt xuống nhiều thập kỷ bởi rào cản tâm lý "uống nước từ bồn cầu" nhiều hơn là rào cản công nghệ. Một nghiên cứu vào năm 2015 cho thấy 13% người trưởng thành tại Mỹ từ chối uống thử nước thải sau xử lý.

Thời điểm trên, California đang trải qua năm thứ tư trong đợt hạn hán lịch sử 2012 - 2016. Hệ thống Bổ sung Nước ngầm quận Cam khi ấy mới mở rộng công suất lên 100 triệu gallon mỗi ngày (tương đương 378 triệu lít). Việc trung hòa nước thải sau xử lý với nước sông, rồi mới cấp trở lại vòi nước nhà dân, khiến công chúng dễ chấp nhận hơn.

35.000 màng thẩm thấu ngược tại Hệ thống Bổ sung Nước ngầm quận Cam, California, Mỹ, 14/4/2023. Ảnh: OC Register

Dự án tương tự tại Los Angeles, thành phố lớn nhất của California, thì không được may mắn như vậy. Dự án xử lý nước thải thành nước uống gián tiếp của thành phố bị dừng lại từ năm 1990, khi thành phố đã xây dựng một phần cơ sở hạ tầng gồm đường ống và trạm bơm. Cuối năm ngoái, sau thành công từ quận Cam, thành phố thông báo tái khởi động dự án sau hơn ba thập kỷ, với công suất 20 triệu gallon mỗi ngày (gần 76 triệu lít), dự kiến hoàn thành năm 2027.

Việc chậm chân so với quận Cam khiến Los Angeles phải nhập khẩu gần 90% lượng nước, từ Đông Sierra, đồng bằng sông Sacramento-San Joaquin và sông Colorado. Lý do chững lại được "đổ tội" một phần cho báo chí, bởi những dòng title "dự án từ bồn cầu tới vòi nước".

Paul Slovic, Giáo sư tâm lý học tại Đại học Oregon, phân tích trên New York Times rằng mọi người có xu hướng đánh giá rủi ro theo cảm tính. Trong khi đó, cụm từ mang tính thương hiệu của giải pháp này - "từ bồn cầu đến vòi nước" - có thể làm giảm giá trị của những nội dung phân tích nghiêm túc.

Khẩu hiệu mà Hệ thống Bổ sung Nước ngầm quận Cam sử dụng hiện nay là "có vị như nước ... bởi nó là nước". "Nhiều người tưởng rằng nước tái chế có vị khác hoặc giống thứ gì đó. Chúng tôi đang cố gắng chứng minh cho họ một cách khoa học rằng nước chỉ là nước", Mehul Patel, Giám đốc hoạt động tại Thủy cục quận Cam, phụ trách giám sát cơ sở trên, nói.

Rào cản tâm lý là thách thức lớn nhất với các dự án tái chế nước thải thành nước uống. Tại nhà máy quận Cam, các tour tham quan được tổ chức thường xuyên hướng tới giới truyền thông, nhà khoa học, các nhà lãnh đạo cộng đồng cũng như học sinh, sinh viên.

Bên cạnh đó, nhiều nhà khoa học cung cấp phân tích chuyên sâu, đồng thời uống nước tại vòi của nhà máy xử lý nước thải. "Tôi sẽ không ngần ngại uống nước này cả đời", Daniel McCurry, Phó giáo sư về kỹ thuật dân dụng và môi trường tại Đại học Nam California, nói. Các quan chức, viên chức bang, quận, cũng thường xuyên thể hiện hình ảnh uống nước xử lý tại nhà máy này, củng cố niềm tin trong dân chúng.

Cathy Green, cựu Chủ tịch của Thủy cục quận Cam, ở giữa, cùng các viên chức khác uống nước tái chế tại Hệ thống Bổ sung Nước ngầm quận Cam, Fountain Valley, California, Mỹ, 14/4/2023. Ảnh: OC Register

Joaquin Esquivel, Chủ tịch Hội đồng kiểm soát tài nguyên nước của California, nói trên thực tế, rất nhiều người dân đã uống loại nước "từ bồn cầu đến vòi". Bởi hầu hết nhà máy xử lý nước thải đưa nước đã xử lý hòa vào sông, suối.

"Tất cả nước đều được tái chế. Điểm quan trọng ở đây là các tiêu chuẩn, khoa học, và nhất là hoạt động giám sát, để chúng ta tin tưởng đó là nước tinh khiết", ông nói.

Cùng với việc California thông qua quy định xử lý nước thải thành nước uống, nhiều bang và thành phố cũng đang triển khai hoặc cân nhắc quy định trên một cách tham vọng hơn. Los Angeles đặt mục tiêu tái chế 100% nước thải vào năm 2035, họ đang cân nhắc một dự án tái chế nước để uống tiếp theo, có thể theo mô hình DPR, với vốn đầu tư khoảng 8 tỷ USD. Các dự án tương tự cũng đang hình thành tại bang Utah, Texas và Colorado.

Trong khi đó, một sáng kiến được trông đợi khác - tái sử dụng nước biển thành nước uống – ngốn chi phí hơn. Ví dụ với quy trình khử muối, chi phí năng lượng khi tái chế nước từ đại dương sẽ tốn gấp đôi.

Bảo Bảo (theo The Guardian, CalMatters, New York Times)