Siêu kỳ tích gọi tên quốc gia này: Bơm hàng tỷ lít nước biển, xây ‘dòng sông thép’ giữa lòng sa mạc để giải cứu cơn khát của 37 triệu người

Saudi Arabia là một trong những quốc gia sở hữu địa hình khắc nghiệt nhất hành tinh với hơn 95% diện tích là những cồn cát cháy nắng. Đây là quốc gia lớn nhất thế giới không có lấy một dòng sông tự nhiên chảy quanh năm. Trong bối cảnh dân số bùng nổ vượt mức 37 triệu người và tham vọng đô thị hóa thần tốc, vương quốc này đối mặt với một câu hỏi mang tính sinh tồn: Nước ở đâu để duy trì sự sống?

Câu trả lời không nằm ở những mạch nước ngầm đang cạn kiệt, mà nằm ở một hệ thống hạ tầng khổng lồ được ví như "mạch máu thép" xuyên thấu đại ngàn cát trắng. Để hiện thực hóa điều này, Saudi Arabia đã thực hiện một cuộc viễn chinh công nghệ, biến nước biển mặn chát thành nguồn sống và vận chuyển chúng qua hàng ngàn kilomet bằng một hệ thống đường ống tốn kém tới 3 triệu USD cho mỗi kilomet chiều dài.

Cuộc cách mạng của các nhà máy khử muối đỉnh cao

Hành trình của giọt nước sạch bắt đầu từ những nhà máy khử muối khổng lồ nằm dọc theo bờ Biển Đỏ và Vịnh Ba Tư. Tại đây, nước biển với độ mặn trung bình khoảng 3,5% được đưa vào một quy trình xử lý phức tạp để loại bỏ muối và tạp chất.

Trái tim của hệ thống này chính là công nghệ Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis - RO). Quy trình này bắt đầu bằng việc thu nhận nước từ sâu dưới đáy đại dương để tránh rác thải bề mặt, sau đó dẫn qua các bể lọc cát đa tầng và xử lý hóa chất để loại bỏ các vi sinh vật.

Tuy nhiên, bước ngoặt thực sự nằm ở các màng lọc nano siêu mịn. Để đẩy nước qua những màng lọc này, các máy bơm ly tâm khổng lồ phải hoạt động liên tục để tạo ra áp suất kinh ngạc, lên tới 60 hoặc 70 bar, tương đương với áp suất ở độ sâu hàng trăm mét dưới lòng đại dương. Áp suất này đủ mạnh để ép các phân tử nước tinh khiết đi xuyên qua màng, để lại muối và khoáng chất ở phía bên kia.

Một điểm sáng về kỹ thuật trong quy trình này là hệ thống thu hồi năng lượng. Trước đây, việc khử muối tiêu tốn một lượng điện năng khổng lồ, khiến chi phí sản xuất nước trở nên đắt đỏ đến mức không tưởng.

Nhưng ngày nay, các kỹ sư đã thiết kế ra các thiết bị thu hồi áp suất từ dòng nước thải mặn để hỗ trợ máy bơm chính, giúp cắt giảm tới 40% lượng điện năng tiêu thụ. Sau khi đi qua màng RO, nước đạt đến độ tinh khiết gần như tuyệt đối của nước cất. Tuy nhiên, loại nước này lại không tốt cho sức khỏe con người và có tính ăn mòn cao đối với đường ống thép.

Do đó, nước phải trải qua giai đoạn tái khoáng hóa, nơi các chuyên gia bổ sung thêm canxi, magie và điều chỉnh độ pH để nước có vị tự nhiên và an toàn cho hệ thống dẫn nước. Đây là một quy trình hóa lý chính xác đến từng phần triệu, đảm bảo rằng mỗi giọt nước đến tay người dân đều đạt tiêu chuẩn quốc tế cao nhất.

Kỳ tích thi công dưới sức nóng 50 độ C và mạng lưới "sông ngầm" xuyên lục địa

Khi nước sạch đã sẵn sàng, thách thức tiếp theo là làm thế nào để vận chuyển khối lượng nước khổng lồ đó từ độ cao ngang mực nước biển lên các cao nguyên cao hàng ngàn mét và vượt qua những dải sa mạc dài vô tận.

Câu trả lời chính là hệ thống đường ống thép carbon cường độ cao – những "con rồng thép" nằm ẩn mình dưới lớp cát bỏng cháy. Mỗi đoạn ống thép có đường kính trung bình khoảng 1,8 mét và độ dày thành ống lên tới 25mm, đủ sức chịu đựng áp suất vận hành cực lớn từ các trạm bơm tăng áp dọc đường.

Để chống lại sự ăn mòn tàn khốc của muối biển và môi trường sa mạc, mỗi đường ống được bọc bởi ba lớp bảo vệ kiên cố: lớp lót epoxy hoặc xi măng đặc biệt bên trong, lớp thép chịu lực ở giữa và lớp phủ polyethylene dày dặn bên ngoài. Chi phí thi công trung bình 3 triệu USD cho mỗi kilomet không chỉ nằm ở vật liệu, mà còn ở kỹ thuật lắp đặt đòi hỏi sự chính xác tuyệt đối.

Việc thi công giữa lòng sa mạc là một bài kiểm tra sức bền của cả con người và máy móc. Các kỹ sư phải sử dụng GPS và thiết bị bay không người lái để vạch ra lộ trình tối ưu, tránh xa các vùng cát lún hoặc các khu vực có nguy cơ xói mòn cao.

Tại những vùng núi đá hiểm trở, họ thậm chí phải sử dụng thuốc nổ để phá đá tạo rãnh sâu từ 3 đến 5 mét. Công đoạn hàn ống được thực hiện bởi các máy hàn tự động công nghệ cao, đảm bảo các mối nối không có một vết nứt nhỏ nhất dưới sự kiểm tra khắt khe của tia X và siêu âm.

Với tốc độ thi công lên tới 150 mối hàn mỗi ngày, Saudi Arabia đã tạo ra một mạng lưới đường ống dài hàng chục ngàn kilomet, kết nối các nhà máy ven biển với các đô thị trung tâm như Riyadh. Để nước có thể chảy ngược lên cao, các trạm bơm tăng áp khổng lồ được đặt cách quãng, hoạt động như những "trái tim" bơm máu đi khắp cơ thể vương quốc, duy trì lưu lượng và áp suất không ngừng nghỉ suốt ngày đêm.

‘Tuyệt tác’ công nghệ và tự động hoá

Hệ thống dẫn nước này không chỉ là một công trình cơ khí thuần túy mà còn là một tuyệt tác của công nghệ thông tin và tự động hóa. Mọi hoạt động của dòng chảy đều được giám sát 24/7 thông qua hệ thống SCADA (Kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu) hiện đại bậc nhất thế giới.

Hàng vạn cảm biến được lắp đặt dọc theo các tuyến ống để đo đạc áp suất, lưu lượng và chất lượng nước theo thời gian thực. Bất kỳ sự sụt giảm áp suất nhỏ nhất nào – dấu hiệu của một vết rò rỉ tiềm ẩn – sẽ ngay lập tức kích hoạt hệ thống cảnh báo tại trung tâm điều hành, cho phép các đội kỹ thuật khoanh vùng và xử lý sự cố trước khi nó gây ra thiệt hại lớn.

Thú vị hơn, các kỹ sư còn sử dụng một thiết bị gọi là "Piston thông minh" (Smart Pigs). Những robot hình con nhộng này được thả vào trong ống và trôi theo dòng nước, sử dụng cảm biến siêu âm để quét toàn bộ bề mặt bên trong đường ống, phát hiện sớm các dấu hiệu ăn mòn hoặc mỏng đi của thành thép mà không cần phải đào đất lên để kiểm tra thủ công.

Dù chi phí để duy trì hệ thống này là cực kỳ đắt đỏ, với giá thành sản xuất và vận chuyển có thể lên tới 5 USD cho mỗi mét khối nước, nhưng Saudi Arabia coi đây là khoản đầu tư thiết yếu cho tương lai.

Trong tầm nhìn Vision 2030, vương quốc này đang hướng tới việc sử dụng năng lượng mặt trời để vận hành các nhà máy khử muối, nhằm giảm dấu chân carbon và tiến tới một nền kinh tế xanh hơn. Những đường ống thép dưới lòng cát không chỉ đơn thuần chở nước; chúng chở theo cả hy vọng, sự ổn định chính trị và tiềm năng phát triển kinh tế bền vững của một cường quốc.

Kỳ tích này là minh chứng cho sức mạnh của ý chí con người: ngay cả ở nơi khô cằn nhất, chúng ta vẫn có thể tạo ra những dòng sông xanh nếu có đủ tri thức và quyết tâm. Hệ thống dẫn nước của Saudi Arabia được các chuyên gia ca ngợi là “sách giáo khoa” về cách nhân loại chế ngự thiên nhiên để phục vụ cho sự sinh tồn và thịnh vượng của chính mình.