Công nghệ Nano-Bioreactor Nhật Bản cung cấp oxy vô tận khi xử lý ô nhiễm nước?

Cụ thể, gần đây, có ý kiến cho rằng, công nghệ Nano-Bioreactor Nhật Bản xử lý ô nhiễm nguồn nước không thể có khả năng cung cấp oxy “vô tận” vì để thiết bị hoạt động (máy tạo khí) cần cung cấp năng lượng cho nó – năng lượng cung cấp ở đây là điện năng, như vậy nếu ngưng cung cấp điện cho thiết bị cũng đồng nghĩa là khả năng cấp bọt khí – oxy chấm dứt.

Về nội dung trên, Tổ chức Môi trường Nhật Bản cho biết: Hệ thống máy Nano (có dùng điện) tạo ra trực tiếp oxy, đó là: Máy sục khí nano của Nhật Bản tạo ra các bọt khí kích thước micro (đường kính nhỏ hơn 50µm) và nano (đường kính nhỏ hơn 50nm). Bọt khí của máy sục khí thông thường to, di chuyển nhanh và chỉ tồn tại khoảng 5 giây trong nước cho đến khi nổi lên mặt nước và vỡ ra nên hàm lượng oxy hòa tan vào nước thấp. Nhưng với công nghệ sục khí nano của Nhật Bản, bọt khí micro tồn tại khoảng 5 tiếng, bọt khí nano siêu nhỏ nên thời gian tồn tại trong nước lâu hơn, khoảng 8 tiếng. Do bọt khí siêu nhỏ được tạo ra liên tục nên hàm lượng oxy hòa tan vào trong nước nhiều hơn rất nhiều so với sục khí đơn thuần thông thường.

Ngoài ra, không chỉ có yếu tố máy sục khí nano mới tạo ra oxy, mà còn một yếu tố tạo ra oxy “vô tận” nằm ở phát minh thứ 2 là tạo ra oxy từ nước bởi hoạt động của các tấm vật liệu thiên nhiên Bioreactor không phải dùng điện. Cụ thể, vật liệu Bioreacror được làm từ đá núi lửa dạng tổ ong, xốp, được chế tạo qua bí quyết đặc biệt của phát minh tại Nhật Bản, sau khi được đặt trong nước là việc cung cấp các “giá thể” dạng tổ ong để vi sinh vật trú ngụ và phát triển, do vậy nó kích hoạt được hầu hết các vi sinh vật ở cả 3 dạng hiếu khí, thiếu khí nhưng chủ yếu là vi sinh vật yếm khí, các vi sinh vật này tiết ra rất nhiều enzyme.

Theo nghiên cứu khoa học tại Nhật Bản, enzyme có tính lưỡng tính, tùy pH của môi trường mà tồn tại ở các dạng: cation (ion dương), anion (ion âm) hay trung hòa điện. Các enzyme này cung cấp năng lượng rất lớn và liên tục cho phân tử nước làm cắt được mạch liên kết H-O-H, từ đó phân tử nước diễn ra giống quá trình điện phân theo phản ứng 2H₂O→2H₂+O₂, giải phóng oxy từ trong phân tử nước từ đó cung cấp nguồn oxy vô tận cho thủy sinh, giúp nồng độ oxy hòa tan trong nước (DO) tăng mạnh mà không cần dùng đến điện năng.

Trước ý kiến tỏ ra lo ngại về khả năng phân hủy bùn và các chất ô nhiễm của công nghệ Nano-Bioreactor Nhật Bản. Vì, công nghệ này hoàn toàn không có cơ chế để tạo ra các gốc tự do (ví dụ như HO*) vì muốn tạo ra các gốc tự do này phải có các tác nhân oxi hóa rất mạnh như O3 (ozone), H2O2… là những tác nhân có thể tạo ra nguyên tử oxi. Vì đây chỉ là máy tạo bọt khí mịn nên hoàn toàn không có việc cắt đứt mạch liên kết H-O-H trong phân tử nước. Nếu cắt được mạch liên kết này thì phải là máy sục Ozone và khi đó sẽ tốn nhiều năng lượng.

Tổ chức môi trường Nhật Bản đã đưa ra giải thích như sau: Công nghệ sục khí Nano tạo ra các gốc hydroxyl (•OH) hay đơn giản gọi là OH- cho dễ hiểu còn có khả năng oxy hóa mạnh hơn cả O₃, H₂O₂.

Nguyên lý phân hủy chất ô nhiễm của công nghệ Nano-Bioreactor: Các gốc tự do •OH hay gọi đơn giản là OH- được tạo ra liên tục và chuyển động sẽ va đập vào các thành tế bào của chất ô nhiễm hữu cơ sẽ va đập vào các thành tế bào của chất ô nhiễm hữu cơ, vi khuẩn có hại như E.Coli, từ đó phá hủy thành tế bào, sau đó các vi sinh vật có lợi do Bioreactor kích hoạt thâm nhập vào bên trong và “ăn” các chất ô nhiễm (vì chất ô nhiễm là nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật). Các hợp chất ô nhiễm hữu cơ, bùn hữu cơ bị phân hủy thành khí CO₂ bay lên và H₂O.

Ngoài ra, nhiều người thắc mắc, giải pháp Nano-Bioreactor không kích hoạt đủ số lượng vi sinh vật mà cần kết hợp việc sử dụng các loại thực vật nước mới mang lại hiệu quả.

Theo Tổ chức Môi trường Nhật Bản, công nghệ Nano kích hoạt các vi sinh vật hiếu khí, công nghệ Bioreactor là giá thể để kích hoạt chủ yếu vi sinh vật yếm khí (có thêm một phần vi sinh vật thiếu khí và hiếu khí) không những nói trong nguyên lý, mà các dự án đang thực hiện tại Việt Nam đều có số liệu khoa học do Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam thực hiện phân tích chất lượng nước, đã đánh giá việc thay đổi lượng vi sinh vật có hại giảm ra sao, số lượng vi sinh vật có lợi tăng hàng chục ngàn lần.

Về nguyên lý xử lý nitơ, phốt pho của công nghệ Nano-Bioreactor như sau:

Nguyên lý khử Nito: Amoniac (NH₃) bị oxy hóa trong nước và chuyển thành Nitrat (NO₃⁻). Sau đó dưới tác động của các vi sinh vật yếm khí (kỵ khí) cho Bioreactor kích hoạt, tức là các hợp chất ô nhiễm chứa Nito sẽ bị công nghệ Bioreactor (kích hoạt chủ yếu vi sinh vật kỵ khí) từ đó khử được Nitrat (NO₃⁻) tạo ra khí trơ (N₂).

Nguyên lý xử lý Phốt pho: Bằng việc hòa tan các chất cấu thành nên thành phần chất khoáng như sắt trong Bioreactor, thúc đẩy phản ứng phức tạp tạo thành photphat sắt (FePO₄) lắng xuống cùng bùn vô cơ nên có thể giảm được phốt pho. Công nghệ Nano-Bioreactor hiện còn áp dụng trong việc hỗ trợ các Nhà máy xử lý nước thải nhưng chỉ số Phốt pho không đạt tại một số khu công nghiệp. Khi đó, FePO₄ sẽ ra ngoài cùng bùn ở công đoạn ép bùn cuối cùng của Nhà máy xử lý nước thải.

Tổ chức môi trường Nhật Bản cho biết thêm: Không chỉ dừng lại ở nghiên cứu lý thuyết, công nghệ đã chứng minh thực tế tại Việt Nam từ năm tháng 5/2017. Thực tế cho thấy, công nghệ Bioreactor phiên bản đầu tiên có tên là “Bakture” đã thực hiện ngày 17/5/2017 tại hồ Hạnh Phúc (quận Kiến An, TP.Hải Phòng) chỉ bao gồm bột thiên nhiên Bakture (Bioreactor thế hệ thứ 1) mà không có máy nano.

Sau một thời gian ngắn hàm lượng oxy hòa tan (DO) tăng nhanh đạt cột A1. Sau 2 tháng và tiếp tục theo dõi sau hơn 2 năm, mặc dù không cần bổ sung hay bảo trì, nhưng theo kết quả phân tích của Viện Tài nguyên và Môi trường Biển (Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam) hàm lượng oxy hòa tan trong nước vẫn luôn duy trì ở cột A1 của QCVN 08-MT:2015/BTNMT, cá sinh trưởng tốt không bị tái ô nhiễm như công nghệ đã áp dụng tại các dự án.

Nguyễn Dương