VINACHEM

Khoảng 1 tỷ người trên thế giới hiện đang thiếu khả năng tiếp cận nguồn nước sạch. Việc khử muối nước mặn thành nước ngọt có thể giúp giải quyết vấn đề này. Nhưng các hệ thống khử muối truyền thống thường quá đắt để có thể được lắp đặt và sử dụng ở nhiều nơi, đặc biệt là tại những nước thu nhập thấp và các vùng xa xôi hẻo lánh.

Nay các nhà nghiên cứu tại Đại học Tổng hợp Maryland (Mỹ) đã biểu thị một dạng nguyên mẫu thành công của một thiết bị khử muối quy mô nhỏ với giá thành vừa phải. Đó là thiết bị bay hơi nước bằng năng lượng Mặt Trời, được chế tạo bằng gỗ. Thiết bị bay hơi nước này tạo ra hơi nước với hiệu quả cao và chỉ cần bảo dưỡng ở mức tối thiểu.

Thiết kế của thiết bị nói trên sử dụng kỹ thuật gọi là bay hơi giữa hai bề mặt. Theo các nhà khoa học, thiết bị này có tiềm năng lớn trong việc giải quyết vấn đề khan hiếm nước ngọt trên toàn cầu, vì đây là thiết bị cầm tay với giá thành thấp, hiệu quả sử dụng năng lượng cao, tác động đối với môi trường thấp. Thiết bị thích hợp cho việc tạo ra nước sạch ở những nơi không có hệ thống cấp nước sạch, đặc biệt là ở những khu vực hẻo lánh gần bờ biển tại các quốc gia thu nhập thấp.

Thiết bị bay hơi được chế tạo từ những vật liệu mỏng và được đặt nổi trên biển. Bằng cách hấp thụ nhiệt Mặt Trời trên bề mặt, thiết bị liên tục hút nước mặn từ dưới lên và chuyển thành hơi nước, để lại muối ở phía dưới.

Tuy nhiên, sau một thời gian muối có thể tích tụ trên bề mặt bay hơi và làm giảm dần hiệu suất nếu không được loại bỏ. Các nhà khoa học Maryland đã giảm nhu cầu bảo dưỡng này nhờ một dụng cụ làm từ gỗ cây đoạn, sử dụng cấu trúc tự nhiên của các kênh cỡ micro dẫn nước và chất dinh dưỡng trong thân cây.

Các nhà khoa học đã bổ sung cho các kênh tự nhiên nói trên bằng cách khoan các kênh rộng cỡ mm qua mặt cắt ngang của gỗ. Sau đó họ sử dụng nhiệt độ cao để cacbon hóa bề mặt của dụng cụ, khiến cho nó hấp thụ năng lượng Mặt Trời tốt hơn.

Trong quá trình vận hành, khi thiết bị hấp thụ năng lượng Mặt Trời thì nó hút nước muối qua các kênh micro tự nhiên của gỗ. Muối được trao đổi tự phát từ các kênh rất nhỏ này đến các kênh đã khoan rộng hơn nhiều, sau đó hòa tan trở lại dễ dàng vào nước biển ở bên dưới.

Trong phòng thí nghiệm, các nhà khoa học đã thử nghiệm thành công khả năng chống bám cặn ở nhiều nồng độ muối khác nhau và đạt hiệu suất tạo hơi nước ổn định là 75%.

Do chỉ sử dụng gỗ tự nhiên làm nguyên liệu nên dụng cụ bay hơi với khả năng chống kết bám muối nói trên sẽ có giá thành thấp. Các loại gỗ khác với cấu trúc kênh tự nhiên tương tự cũng có thể được sử dụng.

Đồng thời, các nhà khoa học cũng đã phát triển một nguyên mẫu thiết bị sử dụng năng lượng Mặt Trời để làm sạch các vết dầu loang khó thu gom trên mặt biển. Đây là thiết bị sử dụng vật liệu gỗ cacbon hóa, có khả năng hấp thụ dầu nhanh và hiệu quả, có tiềm năng được mở rộng lên quy mô lớn với giá thành thấp.

Vật liệu gỗ với cấu trúc lỗ xốp độc đáo là nguồn nguyên liệu sẵn có, có thể tái tạo và giá thành hợp lý, có thể cạnh tranh với nhiều loại vật liệu nhân tạo được sử dụng rộng rãi ngày nay nhưng đang gây tác hại to lớn và lâu dài cho môi trường, ví dụ các loại chất dẻo khó phân hủy.

LH

Theo Science Daily, 4/2019