Đột phá năng lượng "Make in Japan": Nhật trình làng nhà máy đầu tiên ở châu Á, cả thế giới chỉ có 2 cơ sở

Hãy tưởng tượng một thế giới nơi năng lượng được tạo ra chỉ bằng cách trộn nước mặn với nước ngọt. Không khí thải, không nhiên liệu, không chất thải - chỉ cần quá trình thẩm thấu tự nhiên được khai thác để sản xuất điện.

Đây chính là tiềm năng của năng lượng thẩm thấu (Osmotic Power), hay còn gọi là năng lượng gradient độ mặn. Đây là một trong những nguồn năng lượng tái tạo mới nhưng bị bỏ qua nhiều nhất, trong khi nó có tiềm năng thay đổi cách chúng ta cung cấp năng lượng sạch cho thế giới.

Trong một nỗ lực không ngừng, Nhật Bản vừa khởi động nhà máy điện thẩm thấu đầu tiên của châu Á tại Fukuoka, đánh dấu bước tiến đáng kể trong việc theo đuổi nguồn năng lượng bền vững và ít carbon của quốc gia này.

Nhà máy "Make in Japan" này được xây dựng dựa trên chuyên môn hiện có của Nhật Bản về thủy điện và chính thức đi vào hoạt động từ đầu tháng 8/2025.

Đây là cơ sở thứ hai trên thế giới, sau nhà máy điện thẩm thấu được ra mắt tại Mariager, Đan Mạch vào năm 2023 bởi công ty liên doanh SaltPower.

Năng lượng điện thẩm thấu: Bước tiến lớn của nhân loại trong nỗ lực sống xanh

Phiên bản của Nhật Bản lớn hơn và đánh dấu bước tiến cho nguồn năng lượng tái tạo hoàn toàn mới: Năng lượng điện thẩm thấu (hay năng lượng gradien độ mặn).

Nhà máy điện thẩm thấu của Nhật Bản được thiết kế để sản xuất khoảng 880.000 kilowatt giờ điện mỗi năm và sẽ cung cấp điện cho một nhà máy khử muối gần đó, nhằm cung cấp nước ngọt cho thành phố Fukuoka, ở Kyushu, phía nam Nhật Bản.

Để dễ hình dung, công suất 880.000 kilowatt giờ điện này đủ để cung cấp điện cho 220 hộ gia đình. Con số tuy khiêm tốn song nó là bệ phóng để mở rộng quy mô trong tương lai.

Điện thẩm thấu là gì?

Thẩm thấu là quá trình tương tự giúp cây hút nước từ đất và duy trì độ ẩm cho tế bào. Nói một cách đơn giản, đó là sự di chuyển của nước từ nơi có nồng độ muối thấp (như nước ngọt) đến nơi có nồng độ muối cao (như nước biển) qua một màng đặc biệt.

Các nhà máy điện thẩm thấu sử dụng chuyển động thụ động này.

Năng lượng thẩm thấu tạo ra điện bằng cách khai thác sự khác biệt về nồng độ muối giữa nước biển và nước ngọt qua màng bán thấm, tạo ra áp suất để quay tua-bin.

Tại nhà máy mới của Nhật Bản, nước ngọt hoặc nước thải đã qua xử lý được đặt ở một bên màng, còn nước biển nằm ở bên kia. Áp suất nước biển tăng dần và độ mặn giảm dần, cho phép nước dư chảy qua một tua-bin được kết nối với máy phát điện để sản xuất điện.

Giáo sư Sandra Kentish, một kỹ sư hóa học tại Đại học Melbourne (Australia), chia sẻ với tờ The Guardian (Anh): "Điều đáng chú ý là nhà máy Nhật Bản sử dụng nước biển cô đặc, nước muối còn lại sau khi loại bỏ nước ngọt trong nhà máy khử muối, làm nguyên liệu, từ đó giúp tăng sự chênh lệch nồng độ muối".

Quá trình này hoàn toàn có thể tái tạo. Nó không tạo ra CO2. Và bởi vì đại dương và biển gần như vô tận cho nhiệm vụ này, năng lượng thẩm thấu là một nguồn phát điện ổn định có thể hoạt động 24 giờ một ngày, suốt cả năm [trong khi việc sản xuất điện gió và điện mặt trời chỉ có thể diễn ra khi trời nắng hoặc gió thổi].

Thách thức nằm ở chỗ?

Giáo sư Sandra Kentish cho biết thách thức nằm ở hiệu suất. Máy bơm sử dụng hết công suất để đưa nước vào hệ thống, và màng lọc có thể làm chậm quá trình do ma sát. Những rào cản này không phải là không thể giải quyết, nhưng chúng đã kìm hãm năng lượng thẩm thấu so với các nguồn năng lượng khác - gió, mặt trời và thủy điện.

Tuy nhiên, các nhóm nghiên cứu trên toàn cầu vẫn đang duy trì ý tưởng này. Ngoài Đan Mạch và Nhật Bản, các dự án thí điểm đã xuất hiện ở Na Uy, Hàn Quốc, Tây Ban Nha và Qatar.

Giới chuyên gia đánh giá, nhà máy điện thẩm thấu tại Nhật Bản có thể thiết lập khuôn mẫu cho các quốc gia khác xây dựng cơ sở riêng và dần dần phát triển ngành công nghệ thẩm thấu ít được biết đến này.