Một nhóm nghiên cứu đứng đầu là giáo sư Jongyoon Han tới từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) công bố đã chế tạo thành công một thiết bị di động sản xuất nước uống từ nước biển với kích thước đặc biệt nhỏ gọn (dưới 10 kg) nhưng có khả năng ứng dụng linh hoạt và hiệu suất khử mặn cao.
Thiết bị được chế tạo dựa trên việc kết hợp 2 công nghệ bao gồm phân cực nồng độ ion (ICP) và điện thẩm tách (ED). Trong đó công nghệ ICP là công nghệ mà nhóm nghiên cứu của giáo sư Han đã tập trung nghiên cứu trong suốt hơn 10 năm qua. Với công nghệ này, nước mặn sẽ được dẫn qua một kênh hẹp được tạo ra từ các tấm điện cực trao đổi ion dạng xốp nằm phía trên và phía dưới. Dưới tác dụng của từ trường trong kênh, các điện cực sẽ đẩy các thành phần mang điện tích trong nước như phân tử muối, vi khuẩn và vi rút ra khỏi dòng nước chính trong khi nước sạch sẽ được thu ở dòng riêng. Công nghệ này đặc biệt có hiệu quả trong việc xử lý các chất rắn hòa tan và lơ lửng trong nước khi sử dụng ít năng lượng hơn so với các quá trình tách chất khác do sử dụng bơm công suất thấp. Để nâng cao hiệu quả khử mặn của hệ thống, đảm bảo nước sau xử lý đáp ứng tiêu chuẩn của WHO để sử dụng làm nước uống thì công nghệ ED đã được tích hợp sau ICP trong sản phẩm này.
Cơ chế hoạt động của thiết bị (nguồn: https://doi.org/10.1021/acs.est.1c08466)
(Thiết bị hoàn thiện kèm bộ sạc bằng pin năng lượng mặt trời và vận hành thực địa)
(nguồn: https://news.mit.edu/2022/portable-desalination-drinking-water-0428)
Dựa trên các kết quả nghiên cứu đã được công bố thì thiết bị này đạt được những ưu điểm đáng chú ý so với các công nghệ phổ biến khác như lọc màng thẩm thấu ngược RO. Thứ nhất, thiết bị được chế tạo có kích thước rất nhỏ gọn. Một hệ thống hoàn thiện bao gồm bơm, thiết bị điều khiển và pin được tích hợp trong một hộp có kích thước 42 (dài) x 33,5 (rộng) x 19 (cao) cm với khối lượng tổng thể là 9,25 kg. Ưu điểm thứ hai đó chính là khả năng di động và thân thiện với người sử dụng. Thiết bị đã được chế tạo để mọi người đều có thể sử dụng chỉ với các thao tác đơn giản, thậm chí là điều khiển thông qua thiết bị smartphone. Và cuối cùng, thiết bị có khả năng sử dụng nguồn điện từ các tấm pin mặt trời di động trong khi công suất chuyển hóa thành nước ngọt có thể đạt được 0,3 L/giờ với chất lượng hoàn toàn đáp ứng tiêu chuẩn về nước uống của WHO.
Với những ưu điểm trên, thiết bị này đã cho thấy tiềm năng lớn trong việc cung cấp giải pháp nước sạch cho những khu vực biệt lập hay các vùng biển đảo, những nơi khó tiếp cận với nguồn nước sinh hoạt đủ tiêu chuẩn trên thế giới. Nhóm nghiên cứu hiện vẫn đang tiếp tục các cải tiến nhằm nâng cao thời gian, hiệu quả hoạt động đồng thời tối ưu hóa chi phí sản xuất thiết bị để từng bước đưa sản phẩm vào sản xuất và ứng dụng trong thực tiễn. Kết quả nghiên cứu được công bố vào ngày 14/04/2022 trên tạp chí nổi tiếng về công nghệ môi trường của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ: Environmental Science and Technology (IF = 9.028) với tiêu đề: “Portable Seawater Desalination System for Generating Drinkable Water in Remote Locations” (https://doi.org/10.1021/acs.est.1c08466).
Hiện các công nghệ khử mặn cung cấp nước ngọt tại chỗ (onsite) i) tại các vùng/vị trí tách biệt với nguồn nước, ii) khi xảy ra thiên tai bão lũ, iii) phục vụ bộ đội trong những tính huống khẩn cấp sử dụng tích hợp các công nghệ lọc màng nanno, ICP, ED đang là hướng nghiên cứu, phát triển công nghệ được quan tâm tại Trung tâm Công nghệ vật liệu.
Nguồn: Trung tâm Công nghệ vật liệu sưu tầm