Khi môi trường đang thay đổi một cách chóng mặt, áp lực tìm ra biện pháp giải quyết các vấn đề cuộc sống ngày càng đè nặng lên các nhà khoa học. Biến không khí thành nước là một trong số đó.
Một thiết bị nguyên mẫu mới, được phát triển tại Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST) ở Ả Rập Saudi, có thể hấp thụ hơi nước và sau đó giải phóng nước lỏng theo yêu cầu. Đó là một phát minh vô giá đối với những người sống ở các vùng khan hiếm nước như sa mạc khô cằn.
Các nhà khoa học đã tìm ra cách giữ hợp chất hydrogel này ở dạng rắn cho tới khi chúng ta cần biến nó thành nước. (Ảnh: Imani/Unsplash).
Mấu chốt chính của thiết bị là một loại hydrogel đặc biệt dựa trên muối canxi clorua. Đó là một chất hấp thụ nước cực kì tốt nhưng lại hóa lỏng khi hấp thụ hơi nước. Nhờ công nghệ tiên tiến, các nhà khoa học đã tìm ra cách giữ hợp chất hydrogel này ở dạng rắn cho tới khi chúng ta cần biến nó thành nước.
“Khía cạnh đáng chú ý nhất của hydrogel là hiệu suất cao mà chi phí thấp” – Renyuan Li thuộc nhóm nghiên cứu cho biết.
Với ước tính 13 nghìn tỷ tấn hơi nước trong khí quyển, có thể thu hoạch một phần hơi nước đó biến chúng thành nguồn nước phục vụ cho con người là một bước ngoặc cực kì lớn, đặc biệt hơn đối với hàng trăm triệu người đang phải sống thiếu nguồn nước sạch ngoài kia. Đây là thứ mà rất nhiều nhà khoa học đang bận rộn nghiên cứu.
Hợp chất hydrogel đang được giải phóng thành nước. (Ảnh: KAUST).
Trước đây canxi clorua đã từng được xem xét tới, nhưng biến nó thành vật liệu chứa nước trong thực tế là điều vô cùng khó khăn. Ở đây, nhóm nghiên cứu đã giúp giải quyết vấn đề này bằng cách chuyển đổi muối thành một polyme, giúp giữ nguyên hình dạng của nó cho đến khi bị nung nóng; ngoài ra, ống nano cacbon sẽ giúp giải phóng nước.
Ý tưởng là thiết bị có thể lấy nước từ không khí vào ban đêm, sau đó giải phóng nước khi đun nóng trong ngày.
Đó chính xác là cách mẫu thử nghiệm của các nhà nghiên cứu hoạt động: 35 gram (1,23 ounce) hydrogel có thể hút 37 gram (1,31 ounce) nước trong một đêm với độ ẩm tương đối khoảng 60 phần trăm.
Ngày hôm sau, phơi nắng hydrogel khoảng 2.5 giờ có thể giải phóng 20 gram (0,71 ounce) nước. Lượng nước thu được này được lưu giữ trong thiết bị sạch có thể sẵn sàng uống ngay. Hydrogel sau đó cũng sẵn sàng để sử dụng một lần nữa – các nhà nghiên cứu cho biết.
Nước được thu thập sau đó được giải phóng trong một chu kỳ. (Ảnh: KAUST).
Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa hài lòng – họ hy vọng điều chỉnh thiết kế sao cho nước có thể được giải phóng liên tục.
Thực tế là hiện nay có rất nhiều thiết bị cạnh tranh ngoài kia có tiềm năng giải quyết các vấn đề sống còn của con người mà chúng ta cho là tốt.
Minh chứng là đầu năm nay, các đội đến từ Mỹ đã trình diễn một thiết bị kim loại được chế tạo đặc biệt để hút nước – đây là một phát minh khác không cần nguồn năng lượng riêng biệt để hoạt động.
Một nhóm các nhà khoa học khác đã tạo ra một vật liệu tổng hợp lấy cảm hứng từ bọ cánh cứng sa mạc Namib, cũng cho thấy hứa hẹn như một cách ngưng tụ và thu giữ nước lỏng từ không khí khi cần thiết.
Với tất cả những sáng kiến này, thách thức đưa ra là biến chúng từ mẫu thí nghiệm thành sản phẩm thương mại, nhưng thiết bị dựa trên hydrogel mới này đang tỏ ra ưu thế khi đạt được nhiều điều kiện đặt ra.
“Loại máy biến không khí này nước này có giá rẻ và phải chăng; hoạt động hoàn hảo với độ ẩm rộng; không cần xạc điện; và do đó đặc biệt thích hợp cho sản xuất nước sạch ở vùng sâu vùng xa”, các nhà nghiên cứu viết.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Khoa học và Công nghệ Môi trường.