Ước tính, khoảng 1/3 dân số thế giới không được tiếp cận với nước sạch và một nửa dân số có thể sống ở các khu vực bị căng thẳng về nước vào năm 2025. Vì vậy, việc tìm ra giải pháp cho vấn đề này có thể cải thiện cuộc sống cho hàng triệu người, và đó là ưu tiên hàng đầu của các nhà khoa học và kỹ sư trên toàn cầu.
Mới đây, các nhà khoa học và kỹ sư tại Đại học Texas ở Austin đã tạo ra một viên hydrogel có thể nhanh chóng làm sạch nước bị ô nhiễm. Trong đó, mỗi viên có thể khử trùng và làm sạch một lít nước sông và biến nó thành nước uống chỉ trong một giờ hoặc ít hơn.
Sử dụng viên hydrogel để làm sạch nước không cần năng lượng và không tạo ra các sản phẩm phụ độc hại. (Ảnh: Đại học Texas - Austin)
“Viên hydrogel đa chức năng có thể tạo ra sự khác biệt lớn trong việc giảm thiểu tình trạng khan hiếm nước toàn cầu vì nó dễ sử dụng, hiệu quả cao và có khả năng mở rộng để sản xuất hàng loạt”, Guihua Yu, Phó Giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Cơ khí Walker thuộc Trường Kỹ thuật Cockrell (Đại học Texas).
Ngày nay, giải pháp chủ yếu để làm sạch nước là đun sôi hoặc tiệt trùng. Nhưng điều này cần năng lượng, cộng thêm nhiều thời gian và công sức. Hơn nữa nó không thực tế đối với những cư dân ở nhiều nơi trên thế giới không có nguồn tài nguyên đáp ứng cho các quy trình này.
Các viên hydrogel đặc biệt tạo ra chất hydrogen peroxide để vô hiệu hóa vi khuẩn với tỉ lệ hiệu quả hơn 99,999%. Hydrogen peroxide kết hợp với các hạt than hoạt tính để tấn công các thành phần tế bào thiết yếu của vi khuẩn và phá vỡ quá trình trao đổi chất của chúng.
Phương pháp này không cần năng lượng và không tạo ra các sản phẩm phụ độc hại. Các viên hydrogel có thể dễ dàng được loại bỏ và không để lại bất kỳ dư lượng nào.
Viên hydrogel được phát triển bởi các kỹ sư tại Đại học Texas. (Ảnh: Đại học Texas - Austin)
Ngoài khả năng tự làm sạch nước, viên hydrogel còn có thể giúp cải thiện một phương pháp lọc nước đã tồn tại hàng nghìn năm - chưng cất bằng năng lượng mặt trời, sử dụng ánh sáng để tách nước khỏi các chất ô nhiễm có hại thông qua quá trình bay hơi.
Theo đó, các hệ thống lọc nước bằng năng lượng mặt trời thường gặp phải các vấn đề về lọc khí sinh học, sự tích tụ của vi sinh vật trên thiết bị khiến thiết bị hoạt động không chính xác. Do đó, hydrogel diệt vi khuẩn có thể ngăn chặn điều này xảy ra.
Keith Johnston, Giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Hóa học McKetta, người đồng dẫn đầu dự án, cho biết: “Một sinh viên tốt nghiệp rất cảnh giác, Youhong Guo, đã bất ngờ phát hiện ra những viên hydrogel này khi đang làm một việc khác, đó là lọc nước bằng ánh sáng mặt trời".
Nhóm nghiên cứu đang nỗ lực để cải tiến những viên hydrogel bằng cách tăng các loại mầm bệnh và virus khác nhau trong nước mà chúng có thể vô hiệu hóa. Và nhóm nghiên cứu cũng đang trong quá trình thương mại hóa một số nguyên mẫu.
Các nhà nghiên cứu cho rằng, việc mở rộng quy mô sản xuất viên hydrogel sẽ rất đơn giản. Vật liệu để làm ra chúng không đắt, quá trình tổng hợp cũng đơn giản và vẫn giữ nguyên ở quy mô lớn. Đồng thời họ có thể dễ dàng kiểm soát hình dạng và kích thước của các viên hydrogel, giúp chúng trở nên linh hoạt cho các loại mục đích sử dụng khác nhau.
|
Nước sạch luôn được coi là yếu tố mang tính chất sống còn đối với mỗi gia đình, mỗi quốc gia và cũng là vấn đề lớn mà thế giới phải đối mặt trong nhiều năm qua. Theo WHO và UNICEF, trong năm 2020, cứ 4 người thì có 1 người thiếu nước uống an toàn trong nhà và gần một nửa dân số thế giới thiếu điều kiện vệ sinh được quản lý an toàn. Hàng tỉ người trên thế giới sẽ không thể tiếp cận các dịch vụ nước uống, các dịch vụ vệ sinh môi trường và vệ sinh cá nhân một cách an toàn toàn vào năm 2030 trừ khi nỗ lực về vấn đề này phải tăng lên gấp 4 lần. Theo đó, dịch Covid-19 đã cho thấy tầm quan trọng và nhu cầu cấp thiết phải được rửa tay thường xuyên bằng nước sạch trong cộng đồng. |
