Sản xuất nước uống từ không khí khô chỉ sử dụng ánh sáng mặt trời

Thiết bị mới với kích thước như một cốc cà phê có thể tạo ra nước uống từ không khí sa mạc mà không sử dụng gì ngoài ánh sáng mặt trời.

Theo Omar Yaghi, nhà hóa học tại Đại học California, Berkeley, một trong những nhà sáng tạo thiết bị, "Với thiết bị này, có thể thu được lượng nước tương đương với chai nước giải khát Coke trong một giờ. Đó là lượng nước một người cần để tồn tại trên sa mạc".

Mặc dù có vẻ như không nhiều, các nhà thiết kế cho biết thiết bị hiện tại chỉ là một nguyên mẫu. Theo các chuyên gia, công nghệ này có thể được nâng cấp để cung cấp nước ngọt cho một số vùng xa xôi và khô cằn nhất trên thế giới, như Trung Đông và Bắc Phi.

Các thử nghiệm trước đây tạo ra nước mà sử dụng ít năng lượng được thực hiện ở độ ẩm tương đối dưới 50% (là khoảng độ ẩm trung bình buổi chiều ở Augusta, Ga.). Theo như Yaghi và các đồng nghiệp đã báo cáo trực tuyến ngày 13 tháng 4 trong tạp chí Science, nhờ một vật liệu đặc biệt, thiết bị mới này đã lấy nước từ không khí có độ ẩm tương đối thấp tới 20%. Điều này giống như tạo ra nước ở Las Vegas, nơi có độ ẩm tương đối vào buổi chiều trung bình là 21%.

Các nguồn cung cấp nước uống không thể theo kịp với nhu cầu gia tăng của dân số ngày càng tăng, và sự thay đổi lượng mưa do biến đổi khí hậu gây ra sẽ làm trầm trọng thêm vấn đề. Có tới hai phần ba dân số thế giới đang thiếu nước. Một nguồn nước không được sử dụng rộng rãi là khí quyển, chứa lượng hơi ẩm bằng 5 tỷ bể bơi Olympic (dài 50m) dưới dạng hơi và giọt.

Việc lấy lượng hơi ẩm này ra khá dễ dàng khi không khí bão hòa với nước. Nhưng những vùng ẩm ướt không phải là nơi thiếu nước, và việc lấy nước từ không khí khô ở những khu vực khô là một thách thức lớn hơn. Các vật liệu xốp như silica gel có thể hút ẩm từ không khí ngay cả khi độ ẩm thấp. Tuy nhiên, những vật liệu này, hoặc tích tụ nước quá chậm hoặc cần nhiều năng lượng để chiết xuất nước thu được từ vật liệu.

Thiết bị mới này sử dụng một loại vật liệu tránh được cả hai vấn đề. Kỹ sư cơ khí Evelyn Wang, Yaghi và các đồng nghiệp ở MIT (Viện công nghệ Masachusset) đã sử dụng một vật liệu hiện có bao gồm các nguyên tử kim loại tích điện liên kết với các phân tử hữu cơ. Khung kim loại-hữu cơ này được đặt tên là MOF-801, tạo ra một mạng lưới các lỗ rỗng dạng bọt cực nhỏ, có thể bẫy các khí như hơi nước. Ở nhiệt độ phòng, hơi nước đọng trong các lỗ rỗng. Khi nhiệt độ tăng, nước thoát ra.

Nguyên mẫu của nhóm bao gồm một lớp MOF-801 trộn với bọt đồng. Khi để trong bóng râm, lớp vật liệu này thu hơi nước từ không khí. Khi đưa ra ánh sáng mặt trời trực tiếp, lớp vật liệu này sẽ nóng lên và hơi nước thoát ra đi vào bể chứa ở dưới. Bình ngưng trong bể sẽ làm lạnh hơi, chuyển đổi nó thành chất lỏng uống được. Toàn bộ quá trình này mất khoảng hai giờ đồng hồ.

Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm thu được 2,8 lít nước mỗi ngày cho mỗi kg MOF-801 sử dụng. Như hiện nay, thiết bị này có thể được sử dụng như một nguồn nước cho cá nhân ở những vùng khô hạn mà không có cơ sở hạ tầng sản xuất nước, hoặc là hệ thống này có thể được nâng cấp để sản xuất đủ nước cho cả một cộng đồng.

Krista Walton, kỹ sư hóa học tại Georgia Tech ở Atlanta, cho biết, khả năng của thiết bị sản xuất nước ở độ ẩm tương đối thấp là một bước đột phá. Hiện chưa có ai sử dụng MOF như thế này. “Về chi phí nâng cấp, các thành phần được sử dụng trong khung kim loại-hữu cơ của thiết bị là không mới lạ. Việc sản xuất số lượng lớn vật liệu này chắc chắn là có thể nếu có nhu cầu”.

N.M.P-NASATI (Theo science News)