Công nghệ biến nước mặn thành nước ngọt nhờ ánh sáng

Các nhà thám hiểm từ lâu đã học cách tạo ảnh tĩnh sử dụng sức nóng của Mặt trời biến nước mặn thành nước ngọt để tồn tại trên các đảo hoang, nhưng họ hầu như không thể dập tắt cơn khát của mình. Trong khi đó, một nhóm các nhà nghiên cứu đã chỉ ra phương pháp sử dụng ánh sáng mặt trời để khử muối một cách hiệu quả.

Ánh sáng mặt trời được sử dụng để kéo muối ra khỏi nước cho đến khi chúng có thể sử dụng được.

Phương pháp mới sử dụng khung hữu cơ bằng kim loại (MOF), vật liệu xốp đến mức đáng kinh ngạc, một MOF có kích thước bằng một khối đường có diện tích bề mặt bằng một sân bóng đá. Kích thước lỗ thay đổi theo thành phần, cho phép các nhà khoa học tạo ra các sàng MOF hoặc lồng giữ cho các phân tử muối.

Giáo sư Huanting Wang của Đại học Monash đã thêm poly (spirppyran acrylate) (PSP) vào MOF hiện có để sản xuất PSP-MIL-53, có thể bẫy các muối thông thường. Khi tiếp xúc với ánh sáng tia cực tím, lồng phân tử của PSP-MIL-53 giải phóng những phân tử muối để thu giữ, sẵn sàng để tái sử dụng.

Ông Wang đã đổ nước mặn vào một ống chứa PSP-MIL-53 và thu được nước đủ tinh khiết để đáp ứng tiêu chuẩn uống. Sau đó, ông để đèn UV chiếu vào để xả muối ra với một lượng nước nhỏ hơn nhiều để MOFs có thể sẵn sàng được sử dụng tiếp.

Công nghệ biến nước mặn thành nước ngọt nhờ ánh sáng - Ảnh 2

Sơ đồ của hệ thống, chuyển nước mặn thành nước ngọt, xen kẽ với nước muối, qua các chu kỳ sáng và tối xen kẽ.

Với nguồn nước ngọt ngày càng cạn kiệt và lượng mưa thường di chuyển đến những nơi ít cần thiết hơn, nhiều công nghệ đang cạnh tranh để cung cấp nước uống. Sản phẩm của ông Wang cung cấp có một số lợi thế so với các sản phẩm khác.

Thứ nhất, việc sử dụng điện ở mức thấp đến kinh ngạc. Nếu ánh sáng UV để làm cho MOFs chuyển đổi chế độ được cung cấp bởi Mặt trời, thì nhu cầu duy nhất sử dụng điện năng là bơm nước cho quá trình chưng cất chớp nhoáng nhiều tầng hoặc thẩm thấu ngược. Trong trường hợp một số bộ khử muối hoạt động chậm, Wang chỉ cần chu kỳ 34 phút (30 phút để giữ muối và 4 phút để giải phóng nó).

Một số công nghệ khử muối cũng yêu cầu các hoạt động quy mô lớn để đạt hiệu quả, nhưng công nghệ của Wang có thể phù hợp với một hộ gia đình khi một thành phố không đủ nguồn nước cung cấp cho toàn bộ.

Ông Wang cho biết, hiện tại hệ thống này hoạt động tốt nhất với nước lợ, thay vì mặn như đại dương. Mặc dù nhóm nghiên cứu đã chứng minh khả năng lọc sạch nước biển.

Cũng cần thử nghiệm thêm về tính ổn định lâu dài của MOFs, cho đến nay chỉ được sử dụng trong 20-30 chu kỳ. Wang cho biết thêm, nhóm vẫn chưa tìm hiểu xem liệu các chất ô nhiễm khác, chẳng hạn như ô nhiễm vi khuẩn, có thể được loại bỏ theo cách tương tự hay không.

"Ánh sáng mặt trời là nguồn năng lượng dồi dào và tái tạo nhất trên Trái đất", Wang nói trong một tuyên bố của mình.

Quang Huy