Bằng cách sử dụng một bộ lọc công nghệ cao làm từ vật liệu khung kim loại - hữu cơ (Metal Organic Framework - MOF) và năng lượng trực tiếp từ ánh sáng Mặt trời, nhóm nghiên cứu tại Đại học Monash (Úc) vừa phát triển một công nghệ mới có thể xử lý nước lợ và nước biển thành nước sạch có thể uống được trong vòng chưa đầy 30 phút.

Sơ đồ mô tả quy trình khử muối mới của Đại học Monash.

MOF là loại vật liệu cấu trúc nano được kết tinh từ kim loại và các hợp chất hữu cơ, tạo thành một cấu trúc khung không gian ba chiều với những lỗ xốp có kích thước ổn định. MOF xốp đến nỗi có thể che phủ bề mặt một sân bóng chỉ bằng một muỗng cà phê vật liệu này. Được khám phá từ những năm 1990, MOF được cho có tiềm năng ứng dụng vào việc tích trữ hyđrô, năng lượng Mặt trời và thậm chí là hút khí độc trong không khí. Đến nay, giới khoa học đã tổng hợp được khoảng 200 loại vật liệu MOF. 

Trong công trình mới công bố trên Tạp chí Nature Sustainability, nhóm chuyên gia đã sáng chế một loại MOF chuyên dụng mang tên PSP-MIL-53, có khả năng chuyển đổi chức năng khi tiếp xúc với ánh sáng nhằm phân tách muối và các tạp chất trong nước lợ hoặc nước biển. Cụ thể, khi bị che kín bởi màng chắn ánh sáng, bộ lọc làm từ PSP-MIL-53 sẽ hút muối từ nguồn nước mặn chỉ trong 30 phút và toàn bộ quá trình này không tiêu tốn năng lượng. Còn khi màng chắn ánh sáng mở ra và được phơi trực tiếp dưới ánh nắng, bộ lọc sẽ tách bỏ lượng muối đã hút vào trước đó, hoàn trả nguyên vẹn cấu trúc ban đầu chỉ trong 4 phút, cho phép tái sử dụng trong những lần lọc nước tiếp theo.

Nhóm sáng chế cho biết, công nghệ “ngọt hóa” nước mặn của họ có khả năng sản xuất mỗi ngày 139,5 lít nước sạch/1 kg MOF với mức tiêu thụ năng lượng thấp và từ nguồn nước lấy từ sông, hồ hoặc các mạch nước ngầm. Nước sau khi lọc có chỉ số về Tổng lượng chất rắn hòa tan trong nước (TDS) dưới 500ppm (phần triệu) - thấp hơn chỉ số TDS về nước sạch để uống theo khuyến cáo của Tổ chức Y tế Thế giới là dưới 600ppm. Nói cách khác, nước lọc bằng PSP-MIL-53 vượt trội về tiêu chuẩn nước sạch.

Trên thực tế, các quy trình khử muối bằng nhiệt, có sử dụng năng lượng Mặt trời và đang triển khai rộng rãi trên toàn cầu để sản xuất nước ngọt từ nước mặn thường tốn nhiều năng lượng. Trong khi đó, công nghệ mới của nhóm chuyên gia Úc được khẳng định là tiết kiệm năng lượng hơn so với các quy trình khử muối hiện tại và có khả năng cung cấp nước ngọt cho hàng triệu người trên toàn cầu.

Giáo sư Huanting Wang, trưởng nhóm nghiên cứu, cho biết: “Nghiên cứu này đã chứng minh rằng MOF phản ứng quang hóa là một chất hấp phụ đầy hứa hẹn, tiết kiệm năng lượng và mang tính bền vững cho quy trình khử muối. Công trình của chúng tôi cho thấy một hướng đi mới trong việc thiết kế các vật liệu chức năng sử dụng năng lượng Mặt trời để giảm nhu cầu năng lượng và cải thiện tính bền vững của quy trình khử muối”.

HUY MINH (Theo Daily Mail, Medianet.com)