Phát triển công nghệ để phát hiện độ ẩm trên sao Hỏa đang giúp tiết kiệm hàng triệu lít nước

Châu Âu đã phải hứng chịu một số đợt hạn hán tồi tệ nhất trong hơn 500 năm qua. Nhiệt độ tăng cao trong mùa hè này đã khiến nhu cầu sử dụng nước tăng vọt và áp lực lớn lên các mạng lưới đường ống cung cấp đã già cỗi tại Châu Âu. Kết quả là lượng rò rỉ nước từ các đường ống đã tăng lên rất nhiều. Trong khi một đường ống nước chính bị vỡ trên một con đường lớn có thể sẽ được sửa chữa rất nhanh, thì hàng triệu lít nước đang bị mất đi do sự rò rỉ “vô hình” dưới lòng đất.

Asterra, một công ty khởi nghiệp tại Israel đã phát triển công nghệ tiên tiến giúp xác định những rò rỉ như vậy từ hình ảnh radar được chụp bởi vệ tinh cách Trái đất khoảng 600 km (372 dặm).

Hàng ngàn lỗ rò rỉ nhỏ gây ra hàng triệu lít nước bị mất

Sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học (machine learning), nó không chỉ có thể giúp “nhìn thấy” nước từ không gian mà còn có thể phân biệt giữa nước uống, nước thải và nước ngầm. Sau đó, nó sẽ thông báo cho công ty cấp nước, để họ có thể tìm và khắc phục sự cố rò rỉ.

Công ty Asterra đã phát triển công nghệ này trong việc tìm kiếm nước dưới đất trên sao Hỏa và các hành tinh khác. Ông Lauren Guy, nhà địa vật lý và doanh nhân đứng đầu nhóm nghiên cứu, nhanh chóng nhận ra rằng nếu nó có thể hoạt động ở xa như vậy, nó có thể còn hiệu quả hơn ở đây trên Trái đất.

Quy mô của vấn đề ở đây là diện tích trên Trái đất là rất lớn. Ở Tây Ban Nha mất khoảng 28% tổng lượng nước máy do rò rỉ đường ống. Ở Ý, con số này là 37%. Malta là 42% và Ireland là 47%.

Ông Steve Baker, công ty Asterra chia sẻ: “Thật là lãng phí và vô nghĩa khi lấy nước thô ra khỏi mặt đất, chi tiền để xử lý nước và đưa vào hệ thống cung cấp, mà lại để nước rò rỉ trở lại lòng đất một lần nữa”.

Đường màu xanh lam hiển thị đường ống dẫn nước. Các chấm màu vàng là “điểm cần quan tâm” – nơi dữ liệu vệ tinh cho thấy có rò rỉ nước

Ông là Country Manager tại Anh, nơi mà vừa trải qua mùa hè nóng nhất kể từ năm 1884. Nó cũng ghi nhận nhiệt độ cao kỷ lục cho đến nay 40°C/ 104°F, và ở một số vùng của Anh, lượng mưa mùa hè thấp nhất từ ​​trước đến nay.

“Chúng ta càng tránh được nhiều rò rỉ nước trên đường ống thì càng tốt cho môi trường, cho các công ty cấp nước và cho cả khách hàng của họ. Đó là những gì chúng tôi đang cố gắng giúp họ làm”, ông nói.

Công ty Asterra hiện đang tìm kiếm các rò rỉ ngày này qua ngày khác ở 65 quốc gia nơi nó hoạt động. Họ cho biết – không có bất kỳ công ty nào khác có thể vượt qua những thách thức thực tế về phát hiện rò rỉ nước từ không gian.

Ông Baker, một kỹ sư dân dụng có hơn 25 năm kinh nghiệm làm việc cho các công ty nước, nhà tư vấn và nhà thầu cho biết: “Chúng tôi sử dụng công nghệ radar gắn trên một vệ tinh – cho phép chúng tôi thâm nhập bề mặt trái đất. Và chúng tôi đã phát triển các thuật toán, sau đó tìm kiếm dấu hiệu của nước uống được (an toàn để uống) được trộn với đất. Về cơ bản, chúng tôi đang tìm kiếm nước uống được ở bên ngoài đường ống hơn là bên trong đường ống”.

Đất khô cằn. Hạn hán làm khô đất và làm cho đường ống nước bị vỡ nhiều hơn.

Có hai trở ngại lớn cần vượt qua trong việc phát triển công nghệ này. Đầu tiên là lọc tất cả tiếng ồn từ các vệ tinh viễn thông khác trên các bước sóng tương tự gây nhiễu tín hiệu. Thứ hai là đối chiếu hình ảnh từ không gian với thực tế bên dưới mặt đất.

“Nó cực kỳ phức tạp bởi vì chúng ta có một trái đất tròn, và chúng ta lập bản đồ nó trên một tờ giấy phẳng hoặc trên một màn hình phẳng. Cố gắng dịch chuyển thực tế này sang một hình thức thực tế khác là một thách thức”, ông Baker chia sẻ.

Công ty Asterra, trước đây được gọi là Utilis, được thành lập vào năm 2013, tại Kfar Saba, miền trung Israel và chương trình phát hiện rò rỉ của nó đã được ra mắt thương mại vào năm 2016 dưới dạng SaaS – phần mềm như một dịch vụ – có nghĩa là người dùng trả tiền tùy theo dịch vụ họ đăng ký sử dụng.

Công nghệ radar đã được cấp bằng sáng chế nhìn xuyên qua đường băng, bê tông và lòng đất ở độ sâu khoảng ba mét. Dữ liệu vệ tinh thu hẹp khu vực tìm kiếm, do đó các kỹ thuật viên trên mặt đất có thể tìm và sửa chữa những chỗ rò rỉ hiệu quả hơn gấp ba lần, so với khi họ không có công nghệ này.

Ông nói: “Họ sẽ đi ra ngoài và sử dụng các kỹ thuật như X-quang để xác định chính xác vị trí rò rỉ, và sau đó sửa chữa nó”.

Công nghệ của công ty Asterra, được sử dụng trên hầu hết Vương quốc Anh, đã tiết kiệm được 83 triệu lít nước mỗi ngày, giúp nó đạt được mục tiêu chỉ mất 15% lượng nước so với con số trước đ. Một con số nước bị rò rỉ đã không được chú ý trong nhiều năm.

Rò rỉ trên mặt đất nhanh chóng được sửa chữa, nhưng rò rỉ dưới mặt đất có thể đã không được chú ý trong nhiều năm.

Ông Baker nói: “Nếu không có công nghệ của chúng tôi, bạn có thể biết hệ thống đường ống có thể bị rò rỉ ở đâu đó, nhưng bạn không biết bật máy X-quang ở đâu để cho bạn biết chính xác vị trí của nó”.

Đó là một chu kỳ không bao giờ kết thúc. Áp dụng ‘band-aid’ giải quyết một vấn đề, nhưng làm tăng áp suất ở nơi khác của đường ống, có thể dẫn đến việc bị rò rỉ thêm.

Một giải pháp để giải quyết là thay thế toàn bộ mạng lưới đường ống, nhưng điều này sẽ không thực tế và vô cùng đắt đỏ, đặc biệt là ở các thành phố đông đúc như London. Nó có hàng nghìn km đường ống, có nhiều đường ống đã sử dụng hơn 100 năm, hơn nữa nếu việc thay thế đường ống hàng loạt sẽ khiến hệ thống cung cấp nước bị tạm dừng. Một cách khác là họ sẽ là không làm gì và xem vấn đề nằm ngoài tầm kiểm soát.

Giải pháp của công ty Asterra là cung cấp cho các công ty nước dữ liệu họ cần để xác định vị trí rò rỉ tiềm ẩn trong các đường ống.

Trong điều kiện khô hạn, chẳng hạn như những gì đã trải qua trên khắp châu Âu vào mùa hè 2022 này, đã làm cho vấn đề trở nên tồi tệ hơn, và không chỉ vì mọi người tắm nhiều hơn, tưới nước cho vườn của họ nhiều hơn và nói chung là tiêu thụ nhiều hơn.

Việc thiếu nước thực sự gây ra nhiều rò rỉ hơn. Đất di chuyển khi nó khô đi và lại di chuyển khi nó ẩm trở lại, đẩy và kéo các đường ống đến điểm vỡ. Nó giống như chu kỳ đóng băng-tan băng vào mùa đông cũng gây ra sự rò rỉ của các đường ống nước.

Công nghệ mà công ty Asterra đã phát triển để phát hiện và xử lý các sự rò rỉ của đường ống nước cũng có thể được sử dụng để ngăn chặn các thảm họa như lở đất và vỡ đập.

Các hom và kè thường được sử dụng để cung cấp một tuyến đường bằng phẳng cho đường sắt có thể trở nên quá ẩm ướt nếu chúng không được thoát nước đúng cách, dẫn đến lở đất có thể làm trật bánh toa tàu hoặc tắc nghẽn đường ray chạy tàu và có thể gây ra hậu quả thảm khốc.

Công ty Asterra đã điều chỉnh công nghệ của mình để đo độ ẩm từ không gian và cảnh báo nguy hiểm có thể xảy ra.

Tương tự như vậy, các công ty khai thác mỏ xây dựng những con đập khổng lồ để giữ tailings* – hoặc chất thải – từ các công việc khai thác của họ, nhưng luôn có nguy cơ tiềm ẩn là chúng có thể bị vỡ. Công ty Asterra hiện cũng đang nghiên cứu một giải pháp cho vấn đề đó.

* Hiện chúng tôi/ technologyMAG chưa tìm ra từ tiếng Việt để chuyển ngữ cho từ “tailings” trong đoạn văn này, nên tạm thời vẫn giữ nguyên gốc tiếng Anh

Để xem các tin bài khác về “Rò rỉ đường ống nước”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: NoCamels