Màng lọc grapheme-ô xít biến nước biển thành nước uống được

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.

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

Các nhà nghiên cứu đã phát minh ra một loại màng lọc graphene-oxit có thể giúp lọc muối khỏi nước biển ngay lập tức. Đây là một bước tiến lớn trong nhiệm vụ tìm ra phương pháp hiệu quả để biến nước biển thành nước uống được. Nhóm nghiên cứu do Rahul Nair đến từ Đại học Manchester đã cho thấy loại màng lọc này có thể lọc muối rất hiệu quả. Bước tiếp theo, họ sẽ tiếp tục thử nghiệm khả năng lọc và các phương pháp sản xuất hàng loạt loại vật liệu này.

Màng lọc graphene-oxit từ lâu đã là ứng viên đầy hứa hẹn trong việc lọc và khử muối. Có nhiều nhóm nghiên cứu đã phát triển ra các loại màng lọc có thể lọc những hạt nhỏ ra khỏi nước, tuy nhiên việc lọc muối khỏi nước lại đòi hòi phải có loại màng lọc nhỏ hơn và các nhà khoa học đã phải vất vả để tạo ra chúng.

Có một vấn đề lớn là khi các tấm graphene-oxit tiếp xúc với nước, chúng sẽ bị trương lên, cho phép muối đi qua những lỗ rỗng. Nhóm nghiên cứu của Đại học Manchester đã khắc phục được vấn đề này bằng cách tạo ra các bức tường epoxy ở hai bên của màng graphene-oxit , giúp chúng không bị trương lên khi ở trong nước. Điều này cho phép họ kiểm soát chính xác kích thước của các lỗ trong màng graphene-oxit, tạo thành các lỗ cực nhỏ đủ để lọc tất cả muối thông thường ra khỏi nước biển.

Biến nước biển thành nước uống được

Chìa khóa cho vấn đề này chính là việc khi các loại muối thông thường bị hòa tan vào nước, chúng tạo thành một lớp vỏ gồm các phân thử nước bao quanh chúng.

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 đã có nhiều nhà máy khử muối được xây dựng trên thế giới sử dụng màng lọc polyme để lọc muối. Nhưng quá trình này đòi hỏi chi phí lớn và kém hiệu quả, vì vậy mà tìm ra phương pháp để đẩy nhanh quá trình lọc, giá thành rẻ hơn và dễ dàng thực hiện hơn là một mục tiêu lớn đối với các nhà nghiên cứu.

Trong tương lai, khi biến đổi khí hậu ngày càng nặng nề, nước biển sẽ là thứ mà chúng ta có nhiều nhất. Những khối băng ở Greenland đã tan chảy qua ngưỡng có thể tái đóng băng, mực nước biển được dự đoán sẽ dâng thêm khoảng 3,8 cm vào năm 2100. Và nếu toàn bộ Greenland tan chảy thì thế hệ tương lai sẽ phải đối mặt với việc đại dương dâng cao thêm 7,3 m. Cùng với đó, nước sạch sẽ vẫn là thứ khan hiếm và khó di chuyển. Liên Hiệp Quốc dự báo đến năm 2025, 14% dân số thế giới sẽ gặp phải các vấn đề về thiếu nước.

Các nhà nghiên cứu hi vọng rằng loại màng lọc graphene này có thể làm tăng hiệu quả của các nhà máy lọc nước ở quy mô nhỏ, giúp giải quyết các vấn đề về thiếu nước sạch. Bên cạnh đó, graphene oxit cũng có thể dễ dàng được tạo ra trong phòng thí nghiệm với giá thành rẻ, đồng nghĩa với việc khi công nghệ này được ứng dụng thì giá thành của nó sẽ rất phải chăng và dễ sản xuất.

Minh Anh (T/h)