Hiện nay, các thiết bị tách lọc hơi nước từ không khí không còn quá xa lạ với đời sống. Tuy nhiên, thách thức mới lại ở chỗ chúng cần độ ẩm thích hợp để thu gom được lượng nước cần thiết, hoặc tốn rất nhiều năng lượng.
Do đó, thiết bị “vắt nước từ không khí” với độ ẩm tương tác thấp, phù hợp với các khu vực khô hạn, thưa dân cư do các nhà nghiên cứu đến từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học California (Mỹ) chế tạo thành công được đánh giá rất cao.
Nhỏ nhưng đột phá
Theo các nhà khoa học Mỹ, thiết bị “vắt nước từ không khí” phiên bản trên chạy bằng năng lượng Mặt trời, kích thước chỉ bằng cốc nước, hoạt động trong môi trường điều kiện không khí rất lý tưởng với độ ẩm chỉ khoảng từ 20-30%, và có sử dụng vật liệu khung hữu cơ (MOF) – một loại vật liệu được các nhà khoa học tại Đại học California ở Berkeley nghiên cứu, phát triển và cung cấp. Vật liệu này được chính Giáo sư hóa học tại ĐH California Berkeley, Omar Yaghi, phát minh ra cách đây hơn 20 năm, nó được kết hợp cùng các kim loại khác như magiê hoặc nhôm với các phân tử hữu cơ để tạo ra những cấu trúc cứng, nhưng có độ xốp có thể chứa được chất lỏng và khí tương tự như bọt biển.
Đã có khoảng hơn 20.000 MOF khác nhau đã được các nhà khoa học tìm ra, trong đó một số chất có thể thu các chất hóa học từ không khí như hydro hoặc khí metan, carbon dioxide (CO2), thậm chí tách các sản phẩm hóa dầu trong các nhà máy. Năm 2014, nhóm của Yaghi đã tổng hợp một loại MOF mới, kết hợp với Ziriconi và axit adipic, tạo ra một chất có thể ngưng tụ hơi nước. Sau đó, Yaghi hợp tác với Evelyn Wang, một kỹ sư hóa để biến MOF thành một hệ thống có thể thu nước sạch từ không khí.
Tiếp theo đó, Evelyn cùng các đồng nghiệp tích hợp những tinh thể MOF có kích thước chỉ bằng hạt bụi, nén trong một máy thu năng lượng Mặt trời và một tấm bảng ngưng tụ nước, được đặt bên trong một căn phòng có mái che. Khi không khí xung quanh khuếch tán qua tấm xốp MOF, các phân tử nước sẽ được hút vào các bề mặt bên trong. Ánh sáng Mặt trời chiếu vào qua một khe nhỏ giúp làm nóng MOF và đồng thời giúp nước chảy xuống tấm bảng ngưng tụ. Hơi nước ngưng tụ thành dạng lỏng rồi chảy vào bộ phận chứa cho ra thành phẩm là nước sạch có thể giúp cho người dân có thể sử dụng được.
Thách thức khí hậu mọi vùng địa lý
Với phiên bản thử nghiệm, tuy chỉ đạt công suất 2,8 lít nước/ngày khi sử dụng 1kg MOF, nhưng tiềm năng của thiết bị này là rất lớn vì chi phí sản xuất không hề cao. Ngoài ra, nó không chỉ tiết kiệm điện và còn thách thức khí hậu của mọi vùng địa lý trên toàn cầu. Nó có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng nước của hàng tỷ người trên thế giới, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng khó lường, kết hợp với El Nino khiến số ngày hạn hán ngày càng nhiều ảnh hưởng đến sản xuất nước sạch ở nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là các nước châu Phi, sa mạc…
Nhiều quốc gia đang điêu đứng trước vấn đề nước sạch và hiện có khoảng 2/3 dân số thế giới đang gặp khó khăn trong việc tiếp cận nguồn nước sạch. Các dòng sông bị ô nhiễm nặng và đang theo xu hướng khô hóa, cạn kiệt dần nguồn nước ngọt, nguồn nước ngầm cũng bị suy giảm đáng kể trước tình trạng sử dụng bừa bãi của con người. Do đó, một giải pháp cung cấp nước sạch là điều rất cần thiết đối với chính phủ nhiều quốc gia hiện nay. Và giải pháp của các nhà khoa học Mỹ khi lấy nước từ không khí là một trong những giải pháp tối ưu, vừa tiết kiệm, bảo vệ môi trường và hiệu quả cao.
2,8 lít nước/ngày, công suất này không phải là cao nhưng đủ để cho 1 người trưởng thành sử dụng ở những nơi thiếu nước như hoang mạc, nơi thiếu cơ sở hạ tầng cung cấp nước sạch. Trong tương lai, các nhà khoa học cho biết sẽ cải tiến thiết bị của mình thành một hệ thống lớn hơn so với kích thước hiện nay để phục vụ cộng đồng đa số người dân nghèo. Hy vọng bài toán khó về nước sạch đã có lời giải hợp lý cho nhiều quốc gia.
