Thay vì nhiệt hoặc điện, công nghệ mới khai thác sức mạnh của ánh sáng mặt trời để khử muối và làm sạch nước trong vòng chưa đầy 30 phút.
Bước đột phá này đã tạo ra hy vọng giải quyết tình trạng khan hiếm nước sạch và an toàn ở những khu vực không có điện để sử dụng lọc nước biển bằng các phương pháp khử muối khác.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Sustainability (Thiên nhiên bền vững), đã sử dụng sự kết hợp của vật liệu khung kim loại-hữu cơ (MOFs) và ánh sáng mặt trời để lọc các hạt có hại ra khỏi nước.
Vật liệu này rẻ, ổn định, có thể tái sử dụng và tạo ra nước đạt tiêu chuẩn khử mặn của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO). Dựa trên thử nghiệm ban đầu, với 1 kg vật liệu MOFs, các nhà khoa học có thể sản xuất được gần 140 lít nước sạch mỗi ngày.
Chỉ sau bốn phút tiếp xúc với ánh sáng mặt trời, vật liệu sẽ giải phóng tất cả các ion muối mà nó ngấm vào nước. Ngay sau đó, nó đã sẵn sàng sử dụng lại cho lần tiếp theo.
Kỹ sư hóa học Huanting Wang, Đại học Monash cho biết: “Quy trình khử muối bằng nhiệt bằng bay hơi và các công nghệ khác hiện nay như thẩm thấu ngược có một số hạn chế là tiêu thụ năng lượng cao và sử dụng hóa chất trong việc làm sạch màng và khử clo”.
"Ánh sáng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo và dồi dào nhất trên Trái đất. Việc chúng tôi phát triển một quy trình khử mặn mới dựa trên chất hấp phụ thông qua việc sử dụng ánh sáng mặt trời để tái tạo mang lại một giải pháp khử mặn hiệu quả về năng lượng và bền vững với môi trường", Giáo sư Huanting Wang nói.
Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một vật liệu MOFs mới có tên là PSP-MIL-53, một phần của nó được tạo thành từ vật liệu MIL-53 vốn có phản ứng với nước và carbon dioxide.
Mặc dù đây không phải là nghiên cứu đầu tiên đề xuất ý tưởng sử dụng màng MOFs để làm sạch muối ra khỏi nước biển và nước lợ, nhưng những phát hiện này và vật liệu mới PSP-MIL-53 sẽ cung cấp cho các nhà khoa học nhiều lựa chọn hơn.
MOFs là vật liệu rất xốp, chỉ cần một muỗng cà phê vật liệu này khi nở ra có thể che phủ một diện tích bằng sân bóng đá. Và hệ thống mới này có thể được lắp vào đường ống và các hệ thống nước khác để sản xuất nước uống sạch.
Giáo sư Wang nói: “Quá trình khử muối đã được sử dụng để giải quyết tình trạng thiếu nước ngày càng gia tăng trên toàn cầu. Do nguồn sẵn có của nước lợ và nước biển, và với các quy trình khử mặn đáng tin cậy, nước đã qua xử lý có thể được tích hợp trong các hệ thống nước sinh hoạt hiện có mà vẫn giảm thiểu những rủi ro về sức khỏe".
Theo WHO, toàn cầu có khoảng 785 triệu người thiếu nguồn nước sạch có thể tìm kiếm trong vòng nửa giờ đi bộ từ nơi họ sống. Khi cuộc khủng hoảng khí hậu diễn ra, vấn đề đó ngày càng nghiêm trọng hơn.
Với nguồn nước mặn chiếm khoảng 97% lượng nước trên hành tinh, đó là một nguồn tài nguyên khổng lồ cho nước uống nhằm duy trì sự sống, nếu các giải pháp như PSP-MIL-53 có thể phù hợp và an toàn với con người.
Chưa biết các nhà khoa học đã tiến gần đến mức nào để đưa nghiên cứu của họ vào ứng dụng thực tiễn. Nhưng đây là nguồn cổ vũ tinh thần thật đáng khích lệ khi có thêm một phương pháp tiếp cận khác đang được thử nghiệm, cùng với những phương pháp sử dụng ánh sáng cực tím, bộ lọc graphene, ánh nắng mặt trời hay chất hydrogel. Các nhà khoa học thậm chí đang tìm cách tách nước ra khỏi không khí loãng.
Giáo sư Wang cho biết: “Công trình của chúng tôi cung cấp một lộ trình mới thú vị để thiết kế các vật liệu chức năng sử dụng năng lượng mặt trời nhằm giảm nhu cầu năng lượng và cải thiện tính bền vững của quá trình khử muối trong nước”.
