Màng lọc grapheme-ô xít: Lời giải cho bài toán thiếu nước ngọt

0 Trần Biên (Theo Sciencealert/Nature)
ANTD.VN - Các nhà khoa học thuộc trường Đại học Manchester (Anh) đã đạt thành tựu vô cùng ấn tượng: họ tạo ra một màng graphene-ô xít có khả năng lọc được muối từ nước biển.

Một nghịch lý hiện nay mà ai trong số chúng ta đều biết được: Trái đất có khoảng hơn 70% là nước, tuy nhiên 97% trong số đó lại không sử dụng được do đó là nước mặn hoặc nước lợ, chỉ có 3% nước trên hành tinh chúng ta là có thể sử dụng được. Nước ngọt thì khan hiếm trong khi các nguồn nước khác lại quá dồi dào, nhưng sử dụng nước mặn và nước lợ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người, gây ra những căn bệnh nguy hiểm. 

“Nước, nước có ở khắp mọi nơi, thế nhưng lại không có giọt nào để uống”. Đây như lời kêu cứu của hàng tỷ người trên Trái đất đang phải sống trong cảnh thiếu nước hoặc khó khăn trong việc tiếp cận với nguồn nước sạch. Do đó, một nghiên cứu mới được công bố bởi các nhà khoa học thuộc trường Đại học Manchester (Anh) khi sử dụng màng ô xít, một màng thấm lọc cho phép nước đi qua trong khi có thể lọc các ion muối hứa hẹn trở thành một giải pháp công nghệ mới thay thế nhiều giải pháp từ trước đến nay bởi tính năng thuận lợi, giá lại rẻ, dễ áp dụng đối với nhiều địa hình trên Trái đất. 

ảnh 1Thành quả khoa học mới hứa hẹn giúp cho hàng triệu người có cơ hội tiếp cận với nước sạch

Đi tìm nguồn nước mới

Đây có lẽ là công việc không chỉ của các nhà khoa học, các nhà nghiên cứu, các chính trị gia mà ngay cả những người dân khốn khó đang hàng ngày phải đối mặt trực tiếp với những khủng hoảng nhân đạo do thiếu nguồn nước sạch và thực phẩm trên toàn cầu. Họ ngày đêm mong mỏi có được nguồn nước sạch ổn định giúp cho cải thiện đời sống. Bởi theo thống kê của Liên hợp quốc, hiện trên thế giới có khoảng 20% dân số toàn cầu (tương đương hơn 1,2 tỷ người) sống trong cảnh thiếu hoặc khó tiếp cận với nguồn nước sạch. Nguyên nhân được lý giải cho việc ngày càng thiếu trầm trọng nguồn nước là do dân số ngày càng tăng nhanh và đặc biệt là do biến đổi khí hậu toàn cầu. 

Các phương pháp truyền thống đã được áp dụng, trong đó khử muối cũng là một trong những giải pháp đã được thực hiện. Kỹ thuật này đã được sử dụng tại một số khu vực ở  Trung Đông và quần đảo 

Cayman. Bên cạnh đó, 2 kỹ thuật hiện đang được sử dụng phương pháp cất chớp đa cấp, sử dụng đèn flash làm nóng một phần nước biến thành hơi thông qua một loạt các bước trao đổi nhiệt và thẩm thấu ngược. Sau đó, sử dụng bơm cao áp để đẩy nước biển qua màng thẩm thấu ngược để loại bỏ các tạp chất trong muối và khử ion muối. Tuy nhiên, các phương pháp này hiện rất tốn năng lượng và đồng thời tạo ra những tác động rất xấu đối với môi trường, và việc sản xuất năng lượng hiện nay cũng cần một lượng nước rất lớn và sản sinh ra lượng nước thải khác cần được xử lý. 

Lọc muối từ nước biển

Đứng đầu nhóm nghiên cứu của trường Đại học Manchester, GS Rahul Nair cho biết, màng lọc grapheme-ô xít đã chứng minh được khả năng lọc được hạt nano nhỏ, phân tử hữu cơ và thậm chí những hạt muối to. Nhưng cho đến nay loại màng này vẫn chưa thể sử dụng để lọc muối kích thước nhỏ từ nước biển. Nguyên do là màng grapheme-ô xít khi ngâm nước, chúng trương lên và khiến các lỗ lọc rộng ra, phân tử muối vẫn có thể lọt qua dễ dàng. Để vượt qua khó khăn này, các nhà khoa học Đại học Manchester đã phủ thêm một lớp vòng ôxy nhựa dẻo lên 2 mặt của tấm màng lọc grapheme-ô xít khiến cho chúng không bị phồng lên khi ngâm trong nước. 

Họ cũng đã thành công trong việc điều chỉnh được kích cỡ lỗ lọc, đó là tự tạo cho lớp lọc này một lớp chống nước nữa. GS Rahul Nair giải thích: “Các phân tử nước có thể thẩm thấu qua màng lọc grapheme-ô xít, song sodium chloride thì không thể - bởi vì muốn lọt qua màng thì chúng luôn luôn cần đến sự trợ giúp của phân tử nước. Kích thước của lớp vỏ nước bao bọc quanh hạt muối to hơn kích thước lỗ màng lọc”. Do vậy, màng grapheme-ô xít có thể trở thành một giải pháp công nghệ mới đầy hứa hẹn thay thế nhiều giải pháp từ trước đến nay bởi tính năng thuận lợi, giá lại rẻ, dễ áp dụng đối với nhiều địa hình trên Trái đất. 

Hiện tại, trên thế giới cũng có những nhà máy lọc muối khỏi nước biển lớn sử dụng màng lọc dựa trên công nghệ polymer. Nhưng quá trình lọc này vừa tốn kém lại vừa không hiệu quả, vì thế tấm lọc grapheme-ô xít này sẽ là một sự thay thế nhanh chóng, gọn nhẹ, rẻ tiền hơn mà lại hiệu quả hơn. Khi mà nước biển cũng có thể được lọc và dùng làm nước sinh hoạt, con người sẽ sớm giải quyết được tình trạng khan hiếm nước sạch.

bình luận(0 bình luận)

Cùng chuyên mục
Top