Sản phẩm thử nghiệm cung cấp một giải pháp sáng tạo cho vấn đề nghiêm trọng về sức khỏe cộng đồng.
Một cột tháp cao 60m đứng giữa biển các tòa nhà cao tầng tại một trong các thành phố ô nhiễm nhất Trung Quốc – Tây An, nhưng thay vì thả thêm khói mù, ống này giúp làm sạch không khí. Hệ thống làm sạch không khí ngoài trời, sử dụng năng lượng Mặt trời, lọc các hạt độc hại và nhả ra không khí sạch. Các nhà khoa học đã thiết kế mẫu thử nghiệm này nói rằng hệ thống có thể cắt giảm đáng kể ô nhiễm ở khu vực đô thị của Trung Quốc cũng như các nơi khác.
Công nghệ này đã khiến các nhà nghiên cứu phấn khích và tò mò, đặc biệt là ở Trung Quốc, nơi ô nhiễm không khí đang là thách thức hàng ngày. Trưởng dự án Cao Junji – nhà hóa học tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Vật lý và hóa học Sol khí (Key Laboratory of Aerosol Chemistry and Physics) thuộc Viện Hàn lâm KH&CN Trung Quốc đặt tại Tây An, Thiểm Tây, nói các kết quả ban đầu chưa được công bố nhưng hứa hẹn tiềm năng.
Donald Wuebbles – nhà khoa học về khí quyển tại University of Illinois (Urbana-Champaign), người đã nghe về hệ thống nhưng chưa được chứng kiến cách vận hành nói: “Đây chắc chắn là một ý tưởng rất thú vị. Tôi không biết ai có thể làm ra một dự án như vậy.”
Khi ghé thăm công trình này tháng trước, ông Bai Chunli – Viện trưởng Viện Hàn lâm KH&CN Trung Quốc tỏ ra rất quan tâm đến mẫu thử nghiệm trị giá 2 triệu USD từ ngân sách tỉnh. Ông Cao nói rằng lãnh đạo Trung Quốc đang mong đợi các giải pháp sáng tạo để giải quyết vấn đề ô nhiễm không khí bởi nó đang ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng trên diện rộng. Nghiên cứu Bệnh tật Toàn cầu 2015 – một nghiên cứu được tiến hành nhằm lập bản đồ bệnh tật của thế giới, cho thấy ô nhiễm đã góp phần gây ra 1,1 triệu ca tử vong sớm ở Trung Quốc chỉ riêng trong năm đó.
Cao đã đệ trình đề nghị xây dựng một tháp khác cao 300m ở Tây An. Ông cũng đang nêu các đề xuất với các thành phố ở Quảng Châu, Hà Bắc và Hà Nam.
Nhưng cũng có nhiều người hoài nghi về công nghệ này vì cho rằng có nhiều cách rẻ hơn để giảm ô nhiễm không khí.
Hiệu ứng ống khói
Ống bê tông ngự trị trên đỉnh một kiến trúc mở với mái kính. Bức xạ mặt trời chiếu vào kính và làm nóng không khí, khiến nó chuyển động theo hướng từ dưới đáy tháp đi lên. Khi đó, không khí được lọc qua những lớp lọc công nghiệp trước khi thoát ra ngoài. Hệ thống này được thiết kế dựa vào cách tạo ra điện từ năng lượng mặt trời.
Renaud de Richter, kỹ sư hóa học tại Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier, người tham gia xây dựng tháp, nói: “Đây là một thử mẫu được thiết kế và xây dựng rất tốt.” Richter nói rằng thành công của Cao có thể giúp thuyết phục các nhà đầu tư hỗ trợ các ứng dụng khác dựa trên luồng không khí được làm nóng bởi năng lượng mặt trời thông qua ống khói – một công nghệ được gọi là dòng vận động đi lên của mặt trời (solar updraft).
Ô nhiễm lên tới cao điểm vào mùa đông nên Cao đã chọn thời điểm này để thực hiện đợt kiểm tra đầu tiên về bộ lọc không khí của hệ thống trong 2 tuần vào tháng Một. Tại tháp và 10 trạm giám sát trong khu vực rộng 10km2, ông đặt các thiết bị có thể đo các hạt vật chất nhỏ hơn 2,5 micrometre (PM2.5), một loại ô nhiễm đang gây cản trở cho các thành phố ở Trung Quốc.
Cao phát hiện rằng tháp nhả ra 5 đến 8 triệu mét khối khí đã được lọc mỗi ngày vào mùa đông. Trong giai đoạn nghiên cứu, các thiết bị kiểm soát xung quanh ghi nhận rằng nồng độ PM2.5 đã giảm xuống 19% so với những khu vực khác. Cao đang chuẩn bị kết quả cho vòng bình duyệt.
Cao nói rằng tác động của mẫu thử nghiệm mới trên quy mô nhỏ, vì vậy ông đề nghị tạo ra một chuỗi các ống tháp lớn hơn phân bổ quanh trung tâm đô thị. Ông cũng đang thiết kế 1 tháp cao 500m – “Tác động của một hệ thống vẫn còn ở mức khá nhỏ. Chúng tôi cần nhiều hệ thống phức hợp để giảm đáng kể nồng độ ô nhiễm không khí.”
Các giải pháp thay thế rẻ hơn
Neil Donahue, người nghiên cứu các hạt trong khí quyển tại Carnegie Mellon University (Pittsburgh, Pennsylvania) nói rằng có một chút nghi ngờ về việc kéo một lượng lớn không khí qua các lớp lọc hạt hiệu quả cao sẽ làm sạch nó. Nhưng Donahue tự hỏi liệu lợi ích có đáng giá để gây thiệt hại môi trường khi xây dựng và vận hành các cơ sở như vậy – “Tôi muốn thấy một sự đánh giá về năng lượng và các nguồn sử dụng cho quy trình lọc.” Việc chuyển cùng một lượng năng lượng tương tự thành điện sạch, hoặc không gây ô nhiễm ở nơi đầu nguồn, có thể đạt được mục tiêu giống giảm ô nhiễm.
Wuebbles cũng lo ngại rằng ống khói sẽ chỉ lọc các hạt vật chất mà không giải quyết tiền thân của hạt vật chất như khí SO2, NOx – cũng gây nguy hiểm cho sức khỏe con người, hoặc các chất ô nhiễm thứ cấp như O3 – “Vì vậy, dù bầu trời trông có vẻ sạch hơn, chất lượng không khí vẫn có thể tồi tệ.”
Cao nói rằng hệ thống sẵn sàng loại bỏ NOx – một trong những tiền thân lớn của hạt siêu mịn và O3. Ông cũng nói rằng những quan ngại về tính kinh tế đang bị thổi phồng. Ông đã tính toán chi phí vận hành cuả dự án thí điểm là khoảng 30.000USD/năm.
Mặc dù có một số hạn chế, các nhà nghiên cứu – chẳng hạn như nhà khoa học khí quyển Jose Jimenez thuộc trường đại học Colorado Boulder – nhìn thấy ưu điểm trong việc theo đuổi công nghệ này – “Tôi phải nói chắc chắn rằng nó đáng được khám phá nhiều hơn nữa, dẫu rằng ở thời điểm này nó vẫn chưa thuyết phục.”
Thanh Trúc dịch (Theo nature.com)
