Được sử dụng nước sạch trong sinh hoạt hàng ngày vẫn là một vấn đề đau đầu đối với nhiều khu vực khác nhau trên thế giới. Trong khi đó dù nước biển có nguồn cung cấp gần như vô tận lại rất đắt đỏ và quá tốn thời gian cũng như năng lượng để chuyển hóa thành nước sạch.
Nhưng một nghiên cứu mới đây cho thấy, việc sử dụng một loại vật liệu có tên Khung Hữu cơ – Kim loại (Metal Organic Frameworks MOF) để làm tấm lọc sẽ cho phép lọc được một lượng nước sạch khổng lồ mỗi ngày trong khi sử dụng ít năng lượng hơn nhiều so với các phương pháp khác.
MOF là loại vật liệu có độ xốp rỗng rất cao với diện tích bề mặt lớn – do vậy, về lý thuyết, một muỗng vật liệu được trải ra, bề mặt của nó có thể rộng bằng cả sân bóng đá. Diện tích bề mặt lớn của loại vật liệu này giúp nó trở nên lý tưởng cho việc giữ lại các phân tử và các hạt trong nước biển.
Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã phát triển một loại vật liệu MOF mới có tên gọi PSP-MIL-53, và thử nghiệm nó trong việc lọc muối và chất bẩn từ nước biển và nước mặn. Khi loại vật liệu mới này được đặt vào trong nước biển, nó sẽ tách lấy các ion ra khỏi nước và giữ chúng trên bề mặt của mình.
Điều quan trọng là tốc độ lọc nước ấn tượng của loại vật liệu mới này, chỉ trong 30 phút, MOF đã giảm được tổng lượng chất rắn hòa tan trong nước (TDS) từ mức 2.233 ppm (phần triệu) xuống dưới 500ppm. Chỉ số này còn thấp hơn cả ngưỡng 600 ppm đang được WHO khuyến cáo dành cho nước sạch có thể uống được ngay hiện nay.
Bằng kỹ thuật này, mỗi kg loại vật liệu MOF mới cho phép sản xuất được 139,5l nước sạch mỗi ngày. Không những thế, khi loại vật liệu mới này đã chứa đầy các phần tử muối và chất bẩn, nó có thể được tẩy rửa và tái sử dụng nhanh chóng. Để làm vậy, chỉ cần tháo nó ra và đặt dưới ánh sáng mặt trời trong vòng 4 phút, các hạt muối được giữ trên bề mặt nó sẽ tách ra và có thể tái sử dụng trở lại.
Cho dù hiện nay đã có nhiều phương pháp tách muối khỏi nước biển nhưng nhóm nghiên cứu tin rằng loại vật liệu MOF mới của họ sẽ có ưu thế đáng kể về thời gian so với các kỹ thuật khác, cũng như tiêu tốn ít năng lượng hơn trong chu kỳ hoạt động của mình.
"Các quá trình lọc muối bằng nhiệt bay hơi tiêu tốn quá nhiều năng lượng, và các kỹ thuật khác, như thẩm thấu ngược, cũng tiêu thụ năng lượng lớn và sử dụng nhiều chất hóa học trong việc làm sạch màng lọc và khử Chlor." Huantin Wang, người đứng đầu nghiên cứu này cho biết. "Ánh sáng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo và dồi dào nhất trên Trái đất. Việc phát triển loại vật liệu hấp thụ muối mới của chúng tôi thông qua việc sử dụng mặt trời để tái sử dụng sẽ mang lại một giải pháp hiệu quả năng lượng và thân thiện với môi trường hơn."
Tham khảo NewAtlas
Chủ đề liên quan:
ánh sáng mặt trời công nghệ vật liệu năng lượng tái tạo Nguyễn Hải nhà khoa học nhóm nghiên cứu