Gần đây, StartUS Insight công bố bản đồ đổi mới sáng tạo, phân tích gần 4.000 công ty khởi nghiệp trên toàn cầu để phác thảo những xu hướng công nghệ chính trong lĩnh vực quản lý nước.
#1 Quản lý nước kỹ thuật số
Đây là xu hướng quản lý nước tăng trưởng mạnh nhất. Các doanh nghiệp đang sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI), Internet vạn vật (IoT) và đồng hồ đo thông minh (SmartMeter) để theo dõi những gì xảy ra trong mạng lưới nước và giảm thất thoát nước.
Ngoài ra, các hệ thống thông tin địa lý (GIS), bản sao kỹ thuật số (digital twins), các công nghệ thực tế ảo và thực tế ảo tăng cường (AR/VR) cũng được sử dụng để trực quan hóa và mô hình hóa các tình huống nhằm xác định những sự cố nước bất thường và ngăn ngừa thiệt hại tiềm ẩn. Một số công nghệ như 5G, Blockchain và điện toán đám mây được dùng để đảm bảo tốc độ truyền tải thông tin và bảo mật dữ liệu cho các giải pháp quản lý nước. Bằng cách này, nhiều công nghệ kỹ thuật số đang giúp cải thiện quá trình ra quyết định và hiệu quả của các nhà máy nước.
PipePredict, một startup của Đức, chuyên cung cấp các giải pháp phát hiện rò rỉ nước ứng dụng AI, cảm biến, và bản sao kỹ thuật số. Các cảm biến sẽ truyền tín hiệu để theo dõi tình trạng của các loại ống khác nhau. Các bản sao kỹ thuật số giúp trực quan hóa hệ thống ống nước để xem xét tình trạng và tối ưu hóa hiệu suất của chúng. Trong khi đó, học máy phân tích dữ liệu thu thập được để dự báo đường ống nào có khả năng bị nứt vỡ.
Công ty khởi nghiệp Spherag của Tây Ban Nha thì phát triển một giải pháp quản lý nước nông nghiệp thông minh kết hợp IoT và các dịch vụ đám mây. Các thiết bị ATLAS của họ cung cấp kết nối không dây dựa trên 5G, LTE và GPRS, cho phép giám sát việc sử dụng nước theo thời gian thực. Chúng tích hợp pin năng lượng mặt trời, do vậy người nông dân có thể lắp đặt cảm biến ở bất kể vị trí nào. Nền tảng đám mây của Spheragsẽ thu thập thông tin từ cảm biến, vệ tinh và trạm thời tiết để điều chỉnh hoạt động trang trại theo nhu cầu của cây trồng, từ đó giảm tiêu thụ năng lượng và nước không cần thiết cho cây.
#2 Xử lý nước thải
Một lượng lớn nước thải được xả ra môi trường mà không qua xử lý đầy đủ, gây ô nhiễm cho nguồn nước ngọt vốn ít ỏi. Một số công nghệ mới đang cố gắng thu hồi hiệu quả lượng nước đã qua sử dụng trong những ngành công nghiệp khác nhau. Cho kết quả hứa hẹn là các công nghệ như công nghệ oxy hóa khử tiên tiến, hấp phụ/hấp thụ và các biện pháp sinh học sử dụng vi sinh vật.
Công ty khởi nghiệp Oxyle của Thụy Sĩ đang xây dựng một giải pháp xúc tác nano giúp loại bỏ chất vi ô nhiễm khỏi nước thải. Công nghệ được cấp bằng sáng chế của Oxylesử dụng vật liệu làm sạch bền vững, có khả năng nhắm chính xác vào các chất gây ô nhiễm cho đến khi chúng phân hủy hoàn toàn.Chất xúc tác hấp thụ năng lượng từ các bong bóng nước xung quanh và rung động để kích hoạt quá trình khử trùng hóa học. Bằng cách đó, công nghệ tránh được nhiều bước lọc, giúp tiết kiệm chi phí và sử dụng năng lượng.
Công ty khởi nghiệp Algaesys của Ý sử dụng một công nghệ được cấp bằng sáng chế để xử lý nước thải bằng tảo tự nhiên và các sinh vật quang dưỡng. Hệ thống này loại bỏ nitơ, vi nhựa và kim loại nặng một cách an toàn và không phát thải carbon. Hơn thế nữa, người ta có thể bán sinh khối từ tảo để dùng thay thế cho phân bón hóa học. Do vậy, công nghệ này được áp dụng để tái chế nước thải từ canh tác, nuôi trồng thủy sản và nhiều hoạt động công nghiệp khác.
#3 Lọc tiên tiến
Do khan hiếm nước nên nhiều công ty khởi nghiệp đang chú ý đến các phương pháp lọc nước mới và sáng tạo. Các tiến bộ về công nghệ nano giúp các doanh nghiệp phát triển những màng lọc loại bỏ vi chất ô nhiễm khó thu giữ. Do màng nanocomposite đã cải thiện tính chất hóa học, chúng có lưu lượng nước qua màng và tính chọn lọc cao hơn so với những giải pháp thông thường.
Một công nghệ quan trọng khác là sử dụng vi khuẩn để làm sạch nước, đồng thời chuyển đổi năng lượng từ quá trình oxy hóa đó thành điện năng. Cùng với các bộ lọc tự nhiên và bộ lọc tự làm sạch, những tiến bộ mới đang góp phần tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chi phí lọc nước.
Công ty khởi nghiệp Warranium của Ấn Độ đã sản xuất một loại màng phản ứng sinh học có khả năng siêu lọc và vi lọc hiệu quả. Nó được dùng như một chất khử trùng với vi khuẩn coliform, cryptosporidium và virus. Bằng cách áp dụng công nghệ thẩm thấu ngược (RO), các màng này giúp lọc nước phù hợp cho cả yêu cầu tưới tiêu và nước uống.
Công ty khởi nghiệp Nanoseen của Ba Lan đang tạo ra các màng lọc nano chỉ sử dụng trọng lực để hoạt động mà không cần cung cấp thêm năng lượng hoặc áp suất. Công nghệ này thu giữ tạp chất nhờ những lỗ siêu nhỏ có kích thước khác nhau ở trong 20 tấm màng nano được xếp chồng từng lớp trong thiết bị hình trụ. Chúng có thể lọc từ chất ô nhiễm vật lý lớn đến các ion muối nhỏ. Bằng cách này, Nanoseen có thể biến bất kỳ nước ô nhiễm nào thành nước uống trong 2-5 phút.
#4 Phòng chống lũ lụt
Nóng lên toàn cầu đang làm tăng khả năng xảy ra hạn hán và lũ lụt nghiêm trọng. Các tiến bộ công nghệ gần đây không chỉ liên quan đến việc thiết kế những thiết bị chống lũ lụt, mà còn bao gồm các giải pháp giúp cho việc giám sát, dự báo và mô hình hóa các thảm họa thuận lợi hơn.
Các cổng đập, đê điều được tăng cường tính linh hoạt để đảm bảo phản ứng nhanh với thảm họa. Bên cạnh đó, các hệ thống dựa trên máy bay không người lái và vệ tinh thu thập dữ liệu kết hợp với lập bản đồ LiDAR và radar thời tiết giúp đo lường hướng gió để dự đoán lượng mưa. Ngoài ra, những mô hình thảm họa tiên tiến cũng cung cấp các tính toán về thiệt hại tài chính để đưa ra bức tranh toàn diện hơn. Nhìn chung, những công nghệ này đang thiết lập lại các biện pháp chống lũ lụt truyền thống để cung cấp những cách thức quản lý rủi ro tốt hơn.
Công ty khởi nghiệp vorteX.io của Pháp cung cấp một hệ thống giám sát lũ lụt dựa trên mạng cảm biến tại chỗ và một nền tảng thủy văn số. Nó đo độ sâu và vận tốc nước từ xa bằng máy bay không người lái và cảm biến LED LiDAR. Những trạm đo siêu nhỏ này tự hoạt động, tự cung cấp năng lượng và rất dễ lắp đặt. Chúng cũng được nhúng vào mạng 3G/4G và IoT để kết nối nhanh chóng. Thông qua nền tảng Maelstrom, khách hàng nhận được dữ liệu thủy văn và thông báo theo thời gian thực. Bằng cách này, vorteX.io cung cấp một giải pháp dựa trên công nghệ để đảm bảo con người có thể tránh khỏi những thảm họa tiềm ẩn.
Công ty khởi nghiệp Tollson của Đan Mạch phát triển một hệ thống xử lý nước mưa di động để ngăn chặn thiệt hại do lũ lụt. Công nghệ CylinderPress của họ cung cấp khả năng tách nước (dewatering) tiết kiệm năng lượng nhờ việc lọc nước mưa ra khỏi chất thải rắn-lỏng từ nhiều nguồn công nghiệp khác nhau. Hơn nữa, nó có thể phân tích chất lượng nước thải để tái sử dụng nước cho những nhu cầu đa dạng. Là một giải pháp nhỏ gọn tại chỗ để xử lý bùn và trầm tích, Tollson đang tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý nước mưa nhanh chóng, liên tục và trên quy mô lớn.
#5 Công nghệ tiết kiệm nước
Xu hướng này xuất phát từ nhu cầu tái sử dụng nước, tái chế nước, tưới tiêu thông minh và bảo vệ nhà cửa. Để đạt được tính tuần hoàn, nhiều công ty khởi nghiệp đang thiết kế các kiểu nhà vệ sinh, vòi phun nước, vòi sen tiết kiệm nước. Chúng có khả năng kiểm soát lưu lượng nước, giới hạn nước sử dụng và chuyển hướng sử dụng nước cho những mục đích khác. Bên cạnh đó, các công nghệ tái chế mới đang tìm cách khai thác nguồn khoáng chất và dinh dưỡng quý giá trong nước thải để tái sử dụng. Kỹ thuật tưới tiêu hiệu quả trong canh tác chính xác cũng là một hướng đi quan trọng để giảm thiểu việc sử dụng nước lãng phí.
Công ty khởi nghiệp LeapFrog có trụ sở tại Mỹ đang cung cấp hệ thống tái sử dụng nước cho nhà ở, vườn tược. Công nghệ này dựa trên khả năng lọc của đất núi lửa và hệ thống giám sát thời gian thực. LeapFrog tập trung vào phân khúc “nước xám” thải ra từ hoạt động giặt giũ và tưới tiêu vườn tược của gia đình, giúp các hộ gia đình giảm chi phí lắp đặt cơ sở hạ tầng nước mới và góp phần vào khả năng chống chịu hạn hán.
Công ty khởi nghiệp Samhitha của Ấn Độ đã xây dựng một nền tảng canh tác chính xác để hỗ trợ người nông dân dùng nước có trách nhiệm. Nền tảng này sử dụng các thiết bị không dây, gồm máy bay không người lái và cảm biến thời tiết để theo dõi chất lượng nước tưới và độ ẩm của đất. Nó phân tích các mẫu thu thập được để lên lịch tưới cây thông minh. Điều này rất cần thiết cho những vùng khan hiếm mưa hoặc nước ngầm.
#6 Hạ tầng nước phi tập trung
Hạ tầng nước phi tập trung được coi như một biện pháp cải thiện khả năng phục hồi của các cộng đồng ở vùng sâu, vùng xa hoặc nơi vừa trải qua thảm họa khiến cho việc cấp nước bị gián đoạn. Các hệ thống mô-đun xử lý nước bằng phương pháp keo tụ điện hóa (electrocoagulation) đang giúp người dân ở những vùng xa xôi hẻo lánh có được nguồn nước độc lập, không bị phụ thuộc vào hệ thống cấp nước tập trung.
Ngoài ra, người ta cũng phát triển những hệ thống nước cá thể hóa có khả năng theo dõi theo thời gian thực, và những công nghệ chuyển đổi không khí thành nước. Bằng cách này, doanh nghiệp có thể giảm chi phí phát triển cơ sở hạ tầng dẫn nước mới và giảm rủi ro liên quan đến nguồn nước.
Remote Waters là một công ty khởi nghiệp của Chile cung cấp hệ thống lọc nước di động để cấp nước ngoài đường ống. Chúng sử dụng màng lọc nước thẩm thấu ngược (RO) tích hợp công nghệ năng lượng mặt trời và AI để vận hành tự động và điều khiển từ xa. Các hệ thống này giúp cho những cộng đồng ở vùng sâu, vùng xa có thể tự chủ được nguồn nước của mình.
Công ty khởi nghiệp AirOWater của Ấn Độ đang sản xuất các máy tạo nước từ không khí. Nó sử dụng phương pháp lọc bốn bước đã được cấp bằng sáng chế để giúp loại bỏ bụi, mùi hôi và các hạt ô nhiễm trong không khí nhờ các bộ lọc bằng carbon tiên tiến, sau đó ngưng tụ không khí tinh khiết để tạo ra nước. Hệ thống nhỏ gọn này cho phép người dân có nước sạch để uống ở bất kì đâu.
#7 Vật liệu tiên tiến
Những tiến bộ gần đây trong khoa học vật liệu mang đến cơ hội để vượt qua những thách thức trong lĩnh vực cấp nước. Nhiều loại vật liệu đột phá như mô-đun hấp phụ, lò phản ứng dựa trên điện cực, chất xúc tác quang và hạt nano là những công nghệ chính đang thúc đẩy xu hướng này. Các đặc tính hóa học và cơ học có lợi của chúng giúp cải thiện mức độ chọn lọc, tính hiệu quả và độ tin cậy của những hệ thống xử lý nước. Bằng cách tích hợp vật liệu có những tính chất khác nhau, các công ty khởi nghiệp đang phát triển nên những hệ thống đa chức năng đóng nhiều vai trò trong quản lý nước.
Công ty khởi nghiệp ColFerroX của Đức đã phát triển một loại keo xử lý nước ngầm và nước thải. Thành phầnloại keo này gồm hai loại hạt từ oxit sắt và silicon.Các hạt oxit sắt có diện tích bề mặt lớn khiến chúng trở thành chất hấp phụ hiệu quả với kim loại nặng, trong khi các hạt dựa trên silicon có thể tách chiết bất kì chất ô nhiễm nào trong nước ngầm. Bằng cách này, các hạt keo của ColFerrox giúp làm sách nước thải trong nhiều môi trường khác nhau.
Công ty khởi nghiệp WaHa có trụ sở tại Mỹ tạo ra một công nghệ “thu hoạch” nước nhờ một loại khung kim loại-hữu cơ (MOFs) và năng lượng mặt trời. MOFs cho phép khai thác nước từ không khí ngay cả trong điều kiện rất khô cằn như hoang mạc. Ngoài ra, do độ xốp cao, chúng có thể hấp phụ một loạt hóa chất khác nhau. Sản phẩm của WaHa có tiềm năng lấy nước từ không khí độ ẩm thấp để giải quyết những vấn đề khan hiếm nước khẩn cấp.
#8 Khử muối
Khử muối trong nước vốn là một quá trình công nghiệp đòi hỏi sử dụng năng lượng và hóa chất lớn. Do vậy, các công ty khởi nghiệp đã tập trung phát triển các giải pháp sáng tạo và thân thiện với môi trường để giảm chi phí. Chúng có thể sử dụng năng lượng tái tạo (như năng lượng mặt trời) để cung cấp điện cho quá trình khử muối. Cũng có thể sử dụng những thiết kế phỏng sinh học, bắt chước các loài thực vật và cá, dùng năng lượng tối thiểu để tách nước biển. Ngoài ra, công nghệ dựa trên protein màng tạo kênh dẫn nước (aquaporin) có thể nhắm tới các ion mục tiêu và tách muối khỏi nước biển. Giờ đây, việc khử muối đã trở nên mới lạ, thú vị và vượt ra ngoài các phương pháp truyền thống đắt tiền.
Công ty khởi nghiệp Grino của Đức cung cấp một hệ thống khử muối bằng phương pháp lọc thẩm thấu ngược (RO) có sử dụng năng lượng mặt trời. Các cảm biến chiếu xạ trên hệ thống của họ đo lường bức xạ mặt trời và tự động điều chỉnh hệ thống để giúp chúng hoạt động tập trung, bền vững và tạo ra nước sạch tốt hơn với chi phí bảo trì thấp nhất.
Công ty khởi nghiệp Ocean Oasis của Na Uy đang xây dựng một nhà máy khử muối nổi chạy bằng năng lượng do sóng biển tạo ra.Giải pháp đang chờ cấp bằng sáng chế này giúp chuyển năng lượng dao động của sóng thành lực để duy trì dòng nước áp suất cao và đẩy nước ngọt qua đường ống. Bằng cách này, các nhà máy xử lý nước chạy bằng năng lượng sóng biển của Ocean Oasis tạo ra nước khử muối bền vững, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường.
