Các nhà khoa học tạo ra công nghệ thu hoạch nước bằng cách sử dụng phế liệu nhà bếp và vỏ sò

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas ở Austin đã tìm ra cách biến những thứ vứt đi hàng ngày thành một công nghệ có thể lấy nước sạch trực tiếp từ không khí. Nhóm đã sử dụng các vật liệu hữu cơ khác nhau để phát triển "các hydrogel sinh khối được chức năng hóa phân tử" có thể trích xuất nước uống từ không khí chỉ bằng nhiệt độ nhẹ, sản xuất gần 4 gallon mỗi ngày trên mỗi kilogram vật liệu - khoảng gấp 3 lần so với các công nghệ thu nước thông thường. "Điều này mở ra một cách hoàn toàn mới để nghĩ về việc thu thập nước bền vững, đánh dấu một bước tiến lớn hướng tới các hệ thống thu nước thực tế cho các hộ gia đình và quy mô cộng đồng nhỏ," Giáo sư Guihua Yu, người dẫn dắt nhóm nghiên cứu, cho biết. Nghiên cứu này có ý nghĩa trong bối cảnh hiện nay, khi gần 4,4 tỷ người bị hạn chế tiếp cận nguồn nước uống an toàn, theo các nghiên cứu gần đây. Đó là gần 50% tổng dân số toàn cầu. Việc trích xuất nước từ không khí không phải là mới, nhưng điều làm cho phương pháp này khác biệt là việc sử dụng các vật liệu tự nhiên sẽ trở thành rác thải - khiến nó an toàn và thân thiện với môi trường hơn. Các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc chuyển đổi xenlulô (có trong thực vật), tinh bột (từ thực phẩm như ngô và khoai tây) và chitin (từ vỏ tôm) thành các trình thu nước có hiệu suất cao. "Cuối cùng, việc tiếp cận nước sạch nên đơn giản, bền vững và có thể mở rộng quy mô," Weixin Guan, một nhà nghiên cứu khác tham gia vào nghiên cứu này, cho biết. "Vật liệu này cho chúng ta một cách để khai thác nguồn tài nguyên phong phú nhất của thiên nhiên và tạo nước từ không khí - bất cứ lúc nào, bất cứ nơi đâu." Công nghệ này hoạt động thông qua một quy trình hai bước. Trước tiên, các nhà nghiên cứu gắn các nhóm có phản ứng nhiệt để làm cho các vật liệu nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Sau đó, họ thêm các phân tử đặc biệt được gọi là "nhóm lưỡng cực" để tăng khả năng hấp thụ nước của sinh khối. Kết quả là một hydrogel hoạt động tương tự như các gói gel silica trong máy hút ẩm thông thường, nhưng với hiệu suất tốt hơn nhiều và thành phần an toàn hơn, sử dụng các vật liệu tự nhiên thay vì các chất tổng hợp. Trong các thử nghiệm thực địa, hệ thống đã chứng minh thành công - một kilogram vật liệu sản xuất lên đến 14,19 lít nước mỗi ngày. Nhóm cho biết các công nghệ tương tự thường tạo ra từ 1 đến 5 lít mỗi kilogram mỗi ngày. Khác với các hệ thống thu nước thông thường thường phụ thuộc vào làm lạnh tiêu tốn nhiều năng lượng để ngưng tụ độ ẩm trong không khí, các hydrogel này chỉ cần nhiệt độ nhẹ đến 60°C (140°F) để giải phóng nước đã được hấp thụ - một nhiệt độ có thể đạt được bằng cách sử dụng nhiệt mặt trời hoặc nhiệt thải từ các quy trình khác. Yêu cầu năng lượng tối thiểu này khiến công nghệ này đặc biệt hứa hẹn cho các cộng đồng ngoài lưới điện và tình huống khẩn cấp khi nguồn điện có thể không có sẵn. Nhóm của Giáo sư Yu đã phát triển các công nghệ tạo nước trong nhiều năm, bao gồm các hệ thống được điều chỉnh cho các điều kiện khô hạn cực đoan và các hệ thống lọc nước có thể tiêm. Họ hiện đang làm việc về việc mở rộng sản xuất và thiết kế các thiết bị thực tế để thương mại hóa, bao gồm các trình thu nước di động, hệ thống tưới tiêu tự cung cấp và thiết bị cấp nước uống khẩn cấp.