Công nghệ biến nước mặn thành nước ngọt bằng năng lượng mặt trời

Moitruong.net.vn

– Nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash (Úc) đã phát hiện một bộ lọc công nghệ cao làm từ vật liệu khung kim loại – hữu cơ và năng lượng trực tiếp từ ánh sáng Mặt trời có thể xử lý nước lợ và nước biển thành nước sạch trong vòng chưa đầy 30 phút.

Theo thống kê của Tổ chức Y tế Thế giới WHO, trên thế giới hiện nay vẫn còn 785 triệu người phải sống trong tình trạng thiếu nước sạch. Hầu hết họ sẽ phải di chuyển quãng đường khoảng 30 phút đi bộ để có thể tiếp cận nguồn nước. Khi cuộc khủng hoảng biến đổi khí hậu diễn ra, vấn đề này sẽ càng nghiêm trọng hơn.

Trên Trái Đất, khoảng 97% lượng nước là nước mặn, nếu công nghệ sử dụng MOF được hiện thực hóa, nguồn tài nguyên vô tận này sẽ là niềm hy vọng giúp nhiều người dân được tiếp cận nguồn nước an toàn và phù hợp.

Phương pháp mới sử dụng khung hữu cơ bằng kim loại (MOF), vật liệu xốp đến mức đáng kinh ngạc, một MOF có kích thước bằng một khối đường có diện tích bề mặt bằng một sân bóng đá. Kích thước lỗ thay đổi theo thành phần, cho phép các nhà khoa học tạo ra các sàng MOF hoặc lồng giữ cho các phân tử muối.

Chỉ cần vật liệu MOF và ánh sáng mặt trời, nước mặn có thể thành nước ngọt. Ảnh: Rankred.

Giáo sư Huanting Wang của Đại học Monash đã thêm poly (spirppyran acrylate) (PSP) vào MOF hiện có để sản xuất PSP-MIL-53, có thể bẫy các muối thông thường. Khi tiếp xúc với ánh sáng tia cực tím, lồng phân tử của PSP-MIL-53 giải phóng những phân tử muối để thu giữ, sẵn sàng để tái sử dụng.

Ông Wang đã đổ nước mặn vào một ống chứa PSP-MIL-53 và thu được nước đủ tinh khiết để đáp ứng tiêu chuẩn uống. Sau đó, ông để đèn UV chiếu vào để xả muối ra với một lượng nước nhỏ hơn nhiều để MOFs có thể sẵn sàng được sử dụng tiếp.

Với nguồn nước ngọt ngày càng cạn kiệt và lượng mưa thường di chuyển đến những nơi ít cần thiết hơn, nhiều công nghệ đang cạnh tranh để cung cấp nước uống. Sản phẩm của ông Wang cung cấp có một số lợi thế so với các sản phẩm khác.

Thứ nhất, việc sử dụng điện ở mức thấp đến kinh ngạc. Nếu ánh sáng UV để làm cho MOFs chuyển đổi chế độ được cung cấp bởi Mặt trời, thì nhu cầu duy nhất sử dụng điện năng là bơm nước cho quá trình chưng cất chớp nhoáng nhiều tầng hoặc thẩm thấu ngược. Trong trường hợp một số bộ khử muối hoạt động chậm, Wang chỉ cần chu kỳ 34 phút (30 phút để giữ muối và 4 phút để giải phóng nó).

Một số công nghệ khử muối cũng yêu cầu các hoạt động quy mô lớn để đạt hiệu quả, nhưng công nghệ của Wang có thể phù hợp với một hộ gia đình khi một thành phố không đủ nguồn nước cung cấp cho toàn bộ.

Trên thực tế, các quy trình khử muối bằng nhiệt, có sử dụng năng lượng Mặt trời và đang triển khai rộng rãi trên toàn cầu để sản xuất nước ngọt từ nước mặn thường tốn nhiều năng lượng. Trong khi đó, công nghệ mới của nhóm chuyên gia Úc được khẳng định là tiết kiệm năng lượng hơn so với các quy trình khử muối hiện tại và có khả năng cung cấp nước ngọt cho hàng triệu người trên toàn cầu.

Giáo sư Huanting Wang, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: “Nghiên cứu này đã chứng minh rằng MOF phản ứng quang hóa là một chất hấp phụ đầy hứa hẹn, tiết kiệm năng lượng và mang tính bền vững cho quy trình khử muối. Công trình của chúng tôi cho thấy một hướng đi mới trong việc thiết kế các vật liệu chức năng sử dụng năng lượng Mặt trời để giảm nhu cầu năng lượng và cải thiện tính bền vững của quy trình khử muối”.

Cũng cần thử nghiệm thêm về tính ổn định lâu dài của MOFs, cho đến nay chỉ được sử dụng trong 20-30 chu kỳ. Wang cho biết thêm, nhóm vẫn chưa tìm hiểu xem liệu các chất ô nhiễm khác, chẳng hạn như ô nhiễm vi khuẩn, có thể được loại bỏ theo cách tương tự hay không.

“Ánh sáng mặt trời là nguồn năng lượng dồi dào và tái tạo nhất trên Trái đất”, Wang nói trong một tuyên bố của mình.

An Nhiên