Phương pháp đột phá thu gom và lọc nước sạch hiệu quả từ sương mù

Sử dụng năng lượng mặt trời để thu gom và lọc nước sạch từ sương mù

Theo dữ của Liên Hợp Quốc, hiện nay, 2,2 tỷ người trên thế giới không được sử dụng các dịch vụ nước uống sạch được quản lý an toàn và hơn một nửa dân số toàn cầu không được tiếp cận với điều kiện vệ sinh phù hợp. 

Báo cáo của Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên Hợp Quốc vào năm 2022 cũng cho biết, có khoảng 2,3 tỷ người hiện đang sống ở các quốc gia nguy cơ thiếu nước thường trực. Dân số thế giới tăng, nhu cầu sử dụng nước nhiều hơn dẫn tới tình trạng khan hiếm nước và các xung đột vì tranh chấp nguồn nước đã xảy ra.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học tại Viện Kỹ thuật liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich) đã thử nghiệm giải pháp đột phá chuyển đổi sương mù thành nước sạch có thể uống được, đồng thời giải quyết vấn đề ô nhiễm khí quyển. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Sustainability. 

Thu gom nước từ sương mù không phải là một khái niệm mới tại các khu vực khan hiếm nguồn nước truyền thống. Người dân sống ở những vùng nhiều sương mù (tại các quốc gia như Peru, Bolivia, Chile, Maroc hay Oman) đã sử dụng lưới để hứng những giọt nước, sau đó sẽ nhỏ xuống lưới và được thu gom để uống, nấu ăn và giặt giũ. Ngay cả ở những khu vực ít mưa hoặc nước nguồn, các lưới sương mù này có thể cung cấp vài trăm lít nước mỗi ngày từ một khu vực nhỏ.

Tuy nhiên, nhược điểm lớn của phương pháp này là các chất gây ô nhiễm không khí nguy hiểm cũng tồn tại trong những giọt nước thu gom được. Ở nhiều thành phố lớn trên thế giới, tình trạng ô nhiễm phổ biến đến mức nước thu được từ sương mù không đủ sạch để sử dụng để uống hoặc nấu ăn chưa qua xử lý.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại ETH Zurich đã đưa ra phương pháp đột phá giúp thu gom và xử lý nước từ sương mù hiệu quả. Phương pháp cải tiến này liên quan đến việc sử dụng một mạng lưới dây kim loại được phủ polyme và titanium dioxide. Các polyme tạo thuận lợi cho việc thu gom hiệu quả các giọt nước trên lưới, ngăn ngừa tình trạng thất thoát do gió gây ra. Đồng thời, titanium dioxide hoạt động như chất xúc tác hóa học, phá vỡ cấu trúc một số chất hữu cơ độc hại trong các giọt nước và khiến chúng trở nên vô hại.

Tiến sĩ Ritwick Ghosh - nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Polyme Max Planck, cho biết: "Hệ thống của chúng tôi không chỉ thu gom sương mù mà còn xử lý nước thu được, nghĩa là nó có thể được sử dụng tại các khu vực ô nhiễm không khí, như các đô thị đông dân cư".

Một khía cạnh đáng chú ý của công nghệ này là yêu cầu bảo trì tối thiểu. Không giống như các phương pháp thu gom nước sương mù thông thường, thiết bị mới không yêu cầu đầu vào năng lượng lớn. Chỉ cần một lượng nhỏ tia UV để kích hoạt lại chất xúc tác titanium dioxide và chỉ cần 30 phút ánh nắng mặt trời có thể duy trì quá trình kích hoạt lại trong cả ngày. 

Hơn nữa, chất xúc tác đã được kích hoạt vẫn hoạt động trong thời gian dài ngay cả khi không có ánh nắng mặt trời, mang lại lợi ích cho những khu vực nhiều sương mù nhưng ánh nắng mặt trời hạn chế.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm phương pháp mới trong môi trường phòng thí nghiệm và mở rộng sang thử nghiệm tại một nhà máy thí điểm nhỏ ở Zurich, Thụy Sĩ và đạt được kết quả khả quan. Trong các thử nghiệm sương mù nhân tạo, công nghệ mới đã thu được 8% hàm lượng nước sạch và phá vỡ 94% hợp chất hữu cơ được thêm vào. Các hợp chất này bao gồm các giọt dầu diesel mịn và hóa chất gây rối loạn nội tiết tố bisphenol A.

Ở những khu vực như sa mạc Atacama ở Chile - một trong những nơi khô hạn nhất trên Trái đất, việc thu thập sương mù rất hữu ích để cung cấp nước cho cộng đồng địa phương. Trong nông nghiệp, việc thu thập sương mù giúp bổ sung nước tưới cho cây trồng. Trong nỗ lực trồng lại rừng, nước thu được cũng có thể hỗ trợ hỗ trợ cây non cho đến khi chúng phát triển ổn định.

Trong tương lai, các nhà khoa học sẽ tiếp tục cải tiến, nâng cao hiệu suất của phương pháp này, nhằm đảm bảo nhu cầu nước sạch cho hàng triệu người sống ở những khu vực khô hạn, góp phần giảm thiểu tình trạng khan hiếm nước - thách thức nghiêm trọng và cấp bách toàn cầu hiện nay.