Giải 'cơn khát' nước sạch bằng công nghệ lọc từ gỗ và vi khuẩn
Một nhóm các nhà khoa học tại đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã phát triển một máy tạo hơi nước làm từ gỗ kết hợp với vật liệu nano sản xuất từ vi khuẩn và tận dụng nguồn năng lượng mặt trời.
Theo dự báo của Liên hợp quốc, đến năm 2025 sẽ có 30 quốc gia rơi vào tình trạng khan hiếm nước. Dân số bùng nổ, nhu cầu sử dụng ngày càng tăng cũng đồng nghĩa với việc tài nguyên nước ngọt tiếp tục suy giảm.
 |
| Hàng trăm triệu người trên thế giới đang đối mặt với tình trạng thiếu nước sạch |
Báo cáo do Quỹ Nhi đồng Liên hợp quốc (UNICEF) và Tổ chức Y tế thế giới (WHO) công bố năm 2019 cho biết, có một số lượng lớn người dân trên khắp thế giới chưa được tiếp cận với nguồn nước uống bảo đảm chất lượng và sẵn có. Ước tính, khoảng 785 triệu người, tương đương 1/10 dân số thế giới, vẫn thiếu các dịch vụ cơ bản, trong đó có 114 triệu người chưa được sử dụng nước sạch.
Shu-Hong Yu và các đồng nghiệp tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đã tìm ra một công nghệ lọc nước với sự trợ giúp của gỗ, vi khuẩn và năng lượng mặt trời.
Máy tạo hơi nước này là một thiết bị sử dụng nguồn năng lượng dồi dào của mặt trời để tách nước tinh khiết khỏi các chất ô nhiễm thông qua quá trình bay hơi.
Nhóm các nhà khoa học đã thiết kế máy tạo hơi nước mặt trời bằng việc tối ưu hoá khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời, hiệu suất sử dụng nhiệt, quá trình vận chuyển nước và bay hơi.
Họ chọn gỗ làm nguyên liệu nền vì tính bền vững, thân thiện môi trường và cấu trúc xốp của nó, cho phép vận chuyển nước nhanh chóng.
 |
| Công nghệ lọc nước mới với nhiệt hấp thụ từ năng lượng mặt trời làm cho nước bay hơi, sau đó ngưng tụ để tạo ra nước tinh khiết. |
Các nhà nghiên cứu tận dụng sự trợ giúp của vi khuẩn để tạo ra các sợi nano cellulose làm nhiệm vụ liên kết các lớp của thiết bị lại với nhau.
Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thêm vi khuẩn vào bề mặt của một khối gỗ và để cho chúng lên men. Sau đó, họ phun lên khối gỗ một lớp bong bóng thủy tinh – là những quả cầu thủy tinh rỗng với kích thước rất nhỏ tạo nên một lớp phủ cách nhiệt hoàn hảo.
Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã bổ sung thêm vật liệu nano carbon dạng ống lên bề mặt khối gỗ. Các ống nano carbon gắn với các sợi nano cellulose để tạo thành một lớp phủ trên cùng, hỗ trợ cho quá trình hấp thụ ánh sáng và bay hơi nước.
Thiết bị này hoạt động bằng cách vận chuyển nước từ dưới lên trên, từ lớp gỗ đến lớp hấp thụ ánh sáng. Tại đây, nước được làm nóng bởi năng lượng mặt trời và bắt đầu bay hơi. Hơi nước được thu thập và ngưng tụ để tạo ra nước tinh khiết.
Lớp bong bóng thủy tinh với khả năng cách nhiệt tuyệt vời giữ cho nhiệt lượng hấp thụ từ ánh sáng mặt trời không bị truyền xuống dưới qua thiết bị và bị mất đi.
Trong khi đó, các cấu trúc nano làm giảm năng lượng cần thiết cho quá trình bay hơi nước. Do đó, thiết bị mới có tốc độ bay hơi nhanh hơn và hiệu quả cao hơn hầu hết các máy tạo hơi nước mặt trời hiện có.
Thiết bị đạt được tốc độ bay hơi rất cao vào mức 2,9 kg nước (xấp xỉ 2,9 lít) trên 1 m2 trong vòng 1 giờ đồng hồ và hiệu suất chuyển hóa năng lượng mặt trời sang bay hơi nước đạt 80%.
Bằng cách sử dụng nguyên liệu tự nhiên, sinh học và thân thiện với môi trường như gỗ, vi khuẩn, năng lượng mặt trời, thiết kế này đặc biệt hứa hẹn cho công nghệ lọc nước hiệu quả và đáp ứng mục tiêu phát triển bền vững trong tương lai.
Nhật Quang
