MOFs: Công nghệ biến nước biển thành nước uống chỉ trong nửa giờ

Giáo sư Huanting Wang, giảng viên Khoa Công nghệ hóa học, Trường Đại học Monash, chủ nhiệm đề tài nghiên cứu, cho biết rằng quá trình khử muối bằng phương pháp bay hơi tiêu tốn khá nhiều năng lượng, bên cạnh đó thì các công nghệ khác, chẳng hạn như thẩm thấu ngược vẫn tồn tại một số hạn chế, bao gồm việc tiêu thụ năng lượng cao cũng như sử dụng hóa chất trong việc làm sạch màng và khử clo.

Do đó,  nhóm nghiên cứu của ông đã tìm kiếm phương pháp khác nhằm phát triển một quy trình khử mặn mới dựa trên chất hấp phụ thông qua việc sử dụng ánh sáng mặt trời để tái tạo, mang đến giải pháp khử mặn tối ưu về năng lượng và bền vững với môi trường.

Nhóm nghiên cứu đã hát triển thành công 1 hệ thống đặc biệt có tên MOF(s), có khả năng lọc hàng trăm lít nước để uống được mỗi ngày mà chỉ cần sử dụng ánh sáng mặt trời trực tiếp. 

Bộ lọc sử dụng các vật liệu khung hữu cơ-kim loại (MOFs), gồm các hợp chất chứa các ion kim loại hình thành một vật liệu tinh thể mới. 

MOFs còn được gọi là "khung hữu cơ kim loại", là vật liệu cực kỳ xốp với diện tích bề mặt cao. Trên lý thuyết, chỉ cần một muỗng cà phê chất này được rải xuống đất, nó có thể bao phủ bề mặt có diện tích bằng với một sân bóng. Diện tích bề mặt lớn như vậy làm cho vật liệu này trở thành ứng cử viên tiềm năng với khả năng "khóa chặt" các phân tử và hạt. Chính vì vậy, nó đã được sử dụng để nghiên cứu phương pháp giúp lọc các chất ô nhiễm có trong nước biển.

Trong trường hợp này, nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại MOFs mới có tên là PSP-MIL-53, đưa nó vào hoạt động nhằm lọc muối cũng như các tạp chất trong nước lợ và nước biển. Khi vật liệu được đặt trong nước, nó sẽ kéo các ion ra khỏi chất lỏng một cách chọn lọc và giữ chúng trên bề mặt của nó. Trong vòng 30 phút, MOF đã có thể giảm tổng chất rắn hòa tan (TDS) trong nước từ 2.233 phần triệu (ppm) xuống dưới 500 ppm (thấp hơn nhiều so với ngưỡng 600 ppm mà WHO khuyến nghị đối với nguồn nước uống an toàn) để biến các nguồn nước không uống được trở thành sản phẩm nước sạch.

Như vậy, với kỹ thuật này, với mỗi 1kg MOFs, chúng ta có thể tạo ra tới 139,5 L nước ngọt mỗi ngày. Khi MOF đã "chứa đầy" các hạt, nó có thể dễ dàng được làm sạch nhanh chóng để tái sử dụng, bằng cách đặt vật liệu này dưới ánh sáng mặt trời, qua đó giúp "khử" các muối và tạp chất khỏi MOF chỉ trong khoảng 4 phút.

Nhóm nghiên cứu cho biết, với kỹ thuật mới sử dụng vật liệu MOF, hệ thống lọc nước của họ có ưu điểm lớn hơn nhiều so với các công nghệ lọc nước hiện có trên thế giới như thời gian lọc nhanh hơn và yêu cầu ít năng lượng hơn và thân thiện với môi trường hơn.

Ông Wang nhận định, với ưu điểm tiêu thụ ít năng lượng và không sử dụng chất hóa học, công nghệ mới này hứa hẹn là một giải pháp ổn định và bền vững để giải quyết vấn đề nước sạch cho thế giới trong tương lai.

Thái An