Màng gel giá rẻ thu được nước uống từ không khí... sa mạc

Hơn một phần ba dân số thế giới sống ở những vùng đất khô, là nơi bị thiếu nước nghiêm trọng. Mới đây, các nhà khoa học và kỹ sư tại Đại học Texas ở Austin, Mỹ đã phát triển một giải pháp có thể giúp người dân ở những khu vực này tiếp cận với nước sạch, theo bài viết đăng trên trang Science Daily hồi cuối tháng 5/2022.

Đó chính là một loại màng gel giá rẻ được làm từ nhiều nguyên liệu, có thể "rút" nước từ không khí ngay cả ở những vùng khí hậu khô hạn nhất.

Những nguyên liệu để tạo ra tấm màng có giá chỉ 2 USD/kg. Lượng chất này có thể tạo ra hơn 6 lít nước mỗi ngày ở những khu vực có độ ẩm tương đối dưới 15% và 13 lít ở những khu vực có độ ẩm tương đối trên 30%.

Nghiên cứu được phát triển dựa trên những đột phá trước đây của nhóm, trong đó có thành công thu nước từ khí quyển và ứng dụng công nghệ đó để tạo ra đất tự tưới. Tuy nhiên, những công nghệ này được thiết kế cho môi trường có độ ẩm tương đối cao.

Guihua Yu, giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật cơ khí tại Khoa Cơ khí Walker của Trường Cockrell nói với Science Daily rằng, đây là một giải pháp thực tế, cho phép lấy nước ở những nơi khô hạn nhất trên Trái đất. 

"Điều này có thể giúp hàng triệu người thường xuyên sống trong cảnh thiếu nước được sử dụng các thiết bị tạo nước đơn giản, dễ sử dụng ngay tại nhà," ông nói.

Nghiên cứu này đã được đăng trên tạp chí Nature Communications.

Các nhà nghiên cứu sử dụng xenlulôzơ có thể tái tạo và một nguyên liệu nấu ăn phổ biến - bột củ khoai nưa (konjac gum) để làm khung xương ưa nước (hút nước) chính. 

Xenlulôzơ được thiết kế để phản ứng tốt với nhiệt và xảy ra tương tác kỵ nước (kháng nước) khi đun nóng, giúp ngay lập tức giải phóng lượng nước thu được. Trong khi đó, cấu trúc xốp của cao su đẩy nhanh quá trình thu hơi nước. Nhờ vậy, năng lượng chung đầu vào để sản xuất nước được giảm tối đa.

Những nỗ lực trước đây nhằm thu nước từ không khí sa mạc thường tiêu tốn nhiều năng lượng và không hiệu quả. 

Mặc dù 6 lít nghe có vẻ không nhiều, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng lượng nước thành phẩm có thể gia tăng đáng kể nếu chế tạo các tấm màng dày hơn hoặc tối ưu hóa các lớp mảng thấm.

Các nhà nghiên cứu cho biết, đây là một phản ứng hóa học đơn giản, vì vậy việc mở rộng quy mô sẽ không gặp nhiều khó khăn và có thể áp dụng rộng rãi.

TS. Youhong "Nancy" Guo, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), tác giả chính của nghiên cứu, chia sẻ với Science Daily rằng, đây là một công nghệ vô cùng đơn giản, dễ sử dụng với tất cả mọi người. 

Tấm màng này mềm dẻo và có thể được đúc thành nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, tùy thuộc vào nhu cầu của người sử dụng. 

Để tạo ra tấm màng, chỉ cần đổ vào khuôn một tiền chất, trong đó có chứa tất cả các thành phần liên quan và chờ 2 phút để gel đông lại, Weixin Guan, thành viên chủ chốt của nhóm nghiên cứu, cho biết.

Nghiên cứu nhận được tài trợ từ Cục quản lý các Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (DARPA) của Bộ Quốc phòng Mỹ. 

Vì vậy, nước uống cho binh lính ở những vùng khí hậu khô cằn là trọng tâm của dự án. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu hy vọng, một ngày nào đó ai cũng có thể mua tấm màng gel này và sử dụng tại nhà.