Công nghệ mới khai thác năng lượng mặt trời khử muối và làm sạch nước trong ít phút

Sử dụng vật liệu khung kim loại-hữu cơ (MOF) và năng lượng mặt trời, các nhà nghiên cứu đã biến nước biển và nước lợ thành nước sạch chỉ trong chưa đầy 30 phút.

• Sử dụng năng lượng Mặt Trời để sản xuất điện và khử muối trong nước
• Độc đáo sử dụng pin quang năng trong các vật dụng hàng ngày
• Cấu Tạo Tấm Pin Năng Lượng Mặt Trời Và Nguyên Lý Hoạt Động

Đây là nghiên cứu đột phá do các nhà khoa học tại Đại học Monash, Melbourne, Australia thực hiện, được công bố trên tạp chí Nature Sustainability. Theo đó, các nhà khoa học đã sử dụng một bộ lọc dùng vật liệu khung kim loại – hữu cơ (Metal-Organic Framework), gồm các hợp chất chứa các ion kim loại tạo nên vật liệu tinh thể muối. Vật liệu này có tên là PSP-MIL-53, trong thành phần cấu thành bao gồm vật liệu MIL-53, có phản ứng với nước và carbon dioxide.

Bộ lọc MOFs chuyên dụng sẽ giúp tách hoàn toàn muối từ nước biển mà không hề tiêu tốn năng lượng. Sau khi đưa ra ánh nắng mặt trời trực tiếp trong chưa đến 4 phút, bộ lọc này sẽ được tái tạo chức năng và được đưa trở lại để thực hiện quy trình tách muối lần tiếp theo. Như vậy, chỉ cần bộ lọc kết hợp cùng năng lượng mặt trời, chỉ trong vòng 30 phút, các nhà khoa học có thể “hô biến” nước mặn thành nước ngọt, được làm sạch hoàn toàn, hiệu quả cao hơn nhiều so với công nghệ lọc nước đang được áp dụng hiện nay.

Chỉ cần vật liệu MOF và năng lượng mặt trời, có thể tạo nước ngọt từ nước biển (Ảnh: Rankred)

Ưu điểm của công nghệ lọc nước này không chỉ nhanh mà còn có giá thành rẻ, ổn định, có thể tái sử dụng nhiều lần. Theo kết quả tính toán và thử nghiệm ban đầu của các nhà nghiên cứu, mỗi kg vật liệu MOF có thể lọc được khoảng 140 lít nước sạch đạt tiêu chuẩn khử mặn của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO). Ánh sáng mặt trời thì miễn phí và năng lượng mặt trời cũng là nguồn năng lượng dồi dào nhất hành tinh. Do đó, đây là công nghệ hiệu quả và bền vững với môi trường. Nó khắc phục được hạn chế của quy trình khử muối hiện nay (như bằng nhiệt bay hơi, thẩm thấu ngược…) là tiêu thụ nhiều năng lượng, phải sử dụng các hóa chất làm sạch cũng như khử chất clo trong nước. Với bộ lọc đặc biệt này, mỗi ngày có thể lọc hàng trăm lít nước mỗi ngày với chi phí thấp và bền vững.

Tuy đây không phải là nghiên cứu đầu tiên đưa ra ý tưởng sử dụng MOF để làm sạch muối khỏi nước biển và nước lợ nhưng phải công nhận rằng phát hiện của các nhà nghiên cứu Đại học Monash và vật liệu mới PSP-MIL-53 sẽ giúp các nhà khoa học có nhiều lựa chọn hơn trong việc biến nước biển thành nước sạch cho con người sử dụng.

Giáo sư Huanting Wang, Đại học Monash – một thành viên trong nhóm nghiên cứu – cho biết hệ thống lọc nước với công nghệ mới này có thể được lắp vào các đường ống và các hệ thống nước để tạo ra nước uống sạch. Theo chia sẻ của ông Wang, quá trình khử muối đã được sử dụng để giải quyết tình trạng thiếu nước ngọt/nước uống ngày càng gia tăng trên toàn cầu. Từ nguồn nước lợ và nước biển sẵn có, thông qua quy trình khử mặn đảm bảo kỹ thuật và đáng tin cậy, nước đã qua xử lý có thể được tích hợp vào các hệ thống nước sinh hoạt để phục vụ cho con người mà vẫn giảm thiểu những rủi ro về sức khỏe. Hiện nguồn nước mặn chiếm khoảng 97% lượng nước trên hành tinh, đây chính là một nguồn tài nguyên khổng lồ. Nếu các giải pháp lọc nước như công nghệ bộ lọc MOF kết hợp năng lượng mặt trời phù hợp và an toàn với con người, có thể triển khai rộng rãi thì sẽ tạo ra được lượng nước uống rất lớn giúp duy trì sự sống, trong bối cảnh hiện có khoảng 785 triệu người đang ở tình trạng thiếu nguồn nước sạch ở nơi họ sinh sống và tình hình ngày càng nghiêm trọng do khủng hoảng khí hậu.

Giáo sư Huanting Wang, Đại học Monash, Australia (Ảnh internet)

Công trình của nhóm các nhà khoa học Đại học Monash mang đến một lộ trình mới thú vị để thiết kế các vật liệu sử dụng năng lượng mặt trời với mục tiêu làm giảm nhu cầu năng lượng và cải thiện tính bền vững của quá trình khử muối trong nước. Tuy chưa biết khi nào nghiên cứu của họ được ứng dụng thực tiễn nhưng đây là nguồn cổ vũ tinh thần đáng khích lệ khi có thêm một phương pháp khác được thử nghiệm trong nỗ lực tạo ra nước uống cho hành tinh.

Nguồn: Tổng hợp