Chỉ cần gắn vào máy hút ẩm, vật liệu nano mới có thể tạo ra nước từ "hư không"

Biến đổi khí hậu kéo theo những hệ lụy đáng sợ, đã những thành phố phải hứng chịu hạn hán nặng nề hơn trước, khiến chính quyền địa phương phải đành lòng cắt nước của người dân suốt nhiều tuần. May mắn thay, có một thứ vật liệu mới có thể lấy được nước sạch ngay từ trong không khí, một loại vật liệu kỳ diệu có thể cứu lấy nhân loại trong cơn khát.

Vật liệu nano có cấu trúc tương tự bọt biển này là sản phẩm của Đại học Limerick thuộc đất nước Ireland, kết hợp với quỹ nghiên cứu có tên Molecule. Nhóm các nhà khoa học thiết kế nó để kết hợp với những máy hút ẩm hiện có trên thị trường, nó vừa có thể giúp các hệ thống HVAC (Heat, Ventilation, Air Conditioning - Nhiệt, Thông gió, Điều hòa không khí) tiết kiệm năng lượng, lại vừa có thể trở thành nguồn nước sinh hoạt.

Vật liệu mới này có cấu trúc tương tự bọt biển.

Đội ngũ nghiên cứu đã có thể tưởng tượng ra một tương lai tương sáng, nơi vật liệu đặc biệt này có thể xuất hiện tại những vùng khô nóng khắp thế giới, từ Sydney, Úc cho tới Chennai, Ấn Độ.

“Miền bắc Trung Quốc và toàn lãnh thổ Ấn Độ là những khu vực chịu cảnh thiếu nước liên miên, và tình hình đang xấu đi nhiều”, Michael Zaworotko, giáo sư tại Đại học Limerick nói. “Trước khi ta lo lắng về biến đổi khí hậu, tình hình đã rất cấp bách khi một phần ba dân số thế giới sống tại những khu vực thiếu nước trầm trọng. Một phần ba dân số nữa sẽ phải đối mặt với tình trạng thiếu nước trong vòng 10 năm tới”.

Khoa học nói với chúng ta rằng chỉ 1/1000 lượng nước của thế giới được lưu trữ trong bầu khí quyển, nhưng nhà khoa học Zaworotko cũng nói thêm rằng “nhưng chúng có ở mọi nơi, và là một nguồn nước tái tạo vĩnh cửu”.

“Nếu như bạn lấy nước từ không khí, nó sẽ là nước tái chế từ đại dương”. Lấy nước từ không khí là một phương pháp chống thiếu nước tuyệt vời, ngay cả khi cộng đồng sinh sống tại địa phương đang đối mặt với vấn nạn ô nhiễm nước ngầm hay bất kể tình trạng thiếu nước nào.

Vật liệu này sẽ giúp lấy nước từ không khí hiệu quả.

Đây cũng không phải lần đầu tiên nhân loại tìm tới nước có sẵn trong không khí. Startup Zero Mass Water cũng đã có dự án tương tự: họ thiết kế nên những hệ thống đặt trên mái nhà (cũng làm từ vật liệu nano) để hút nước, rồi dùng năng lượng Mặt Trời để đưa nước xuống hộ gia đình. Hệ thống này đã được ứng dụng tại một bệnh viện nhi đặt tại Jamaica.

Molecule có ý tưởng tương tự, nhưng họ có thể cải thiện công nghệ sẵn có. Tổ chức đã đưa ý tưởng tới với giáo sư Michael Zaworotko và nhận về những lời khẳng định khả quan.

“Vật liệu hút nước từ không khí trong công nghệ này chứa cả ba yếu tố thiết yếu”, giáo sư Zaworotko nói. “Nó hoạt động được ở điều kiện độ ẩm thấp, tức là hoạt động ở sa mạc cũng hiệu quả tương đương với những khu vực nhiều hơi ẩm. Việc tái chế không mất nhiều công sức và tốn năng lượng. Và thứ ba - yếu tố quan trọng nhất, vốn khiến nhiều vật liệu tương tự không khả thi - là tốc độ hút nước và tạo ra nước”.

Vật liệu kỳ diệu này có tên Regeneration Optimized Sorbent 37 (ROS-037), trên thân mình chúng là những lỗ siêu nhỏ, kích cỡ nano-mét, vừa đủ để tách được nước khỏi không khí. Ví dụ, bên trong một thiết bị hút ẩm đặt trên nóc một tòa nhà cao, bạn có thể thay thế vật liệu hút ẩm có sẵn trong máy bằng ROS-037. Hệ thống gắn thêm sẽ thu thập nước từ trong không khí suốt thời gian thiết bị hút ẩm hoạt động.

Trong bài thử, với một máy mẫu và 1kg vật liệu ROS-037, đội ngũ nghiên cứu tạo ra được khoảng 1 lít nước/giờ trong điều kiện lạnh khô. Tốc độ này là đủ để một máy hút ẩm thông thường tạo ra đủ lượng nước hộ gia đình dùng trong một ngày. Nếu lắp vật liệu ROS-037 vào hệ thống HVAC lớn, mỗi giờ nó sẽ cho ra cả ngàn lít nước.

Vật liệu kỳ diệu này có tên Regeneration Optimized Sorbent 37.

ROS-037 cũng sẽ giúp hệ thống HVAC tiết kiệm năng lượng. Các tòa nhà lớn tại Mỹ sử dụng tới 40% lượng điện năng sản xuất được, và riêng các hệ thống HVAC đã sử dụng tới một nửa lượng năng lượng một tòa nhà cần tới. “Nếu tính tới các hệ thống HVAC trong các tòa công sở, thì máy hút ẩm mới là hệ thống tốn năng lượng nhất”, Kurt Francis, trưởng ban công nghệ của Molecule nói. “Và nếu chúng ta giảm được lượng năng lượng đổ vào những cỗ máy này, ta có thể chặn lượng carbon trước cả khi chúng bị thải ra môi trường”.

Thời điểm hiện tại, Molecule đang cố gắng thương mại hóa loại vật liệu mới. Một trung tâm thương mại lớn ở miền Nam California đã đăng ký trở thành nơi đầu tiên thử nghiệm lắp đặt vật liệu mới vào hệ thống HVAC của mình. Molecule cũng sẽ phát triển một cỗ máy nhỏ gọn, ứng dụng được ROS-037 và vận hành bằng năng lượng Mặt Trời, năng lượng gió hoặc chạy pin, để mang đi khắp nơi trên thế giới.

ROS-037 giúp hệ thống HVAC tiết kiệm năng lượng.

“Cái đẹp của hệ thống này nằm tại việc nó đơn giản vô cùng”, Bjorn Simundson, CEO của Molecule nói. “Nhờ có vật liệu này, bạn có thể biến đổi máy hút ẩm bán ngoài thị trường để tạo ra nước chỉ với điện trong nhà, và nó cũng không tiêu tốn quá nhiều điện đâu. Một hệ thống như thế này mà có thể chạy bằng năng lượng Mặt Trời, năng lượng gió và có một hệ thống pin dự phòng sẽ có thể tạo ra nước khi đặt tại bất cứ đâu”.