Làm sạch nước ô nhiễm bằng "con dao quân đội Thụy Sỹ"

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu Mỹ đã tìm ra một phương pháp làm sạch nước khá mới mẻ mà họ gọi là phương pháp “con dao quân đội Thụy Sỹ” có thể thấm phốt phát trong nước và hấp thụ phốt phát dư thừa từ nước.

Ô nhiễm phốt phát ở sông, hồ và các tuyến đường thủy khác trên thế giới ngày nay đã đến mức nguy hiểm, gây ra hiện tượng tảo nở hoa khiến cá và các loài thực vật thủy sinh thiếu oxy. Trong khi đó, nông dân trên toàn thế giới đang phải đối mặt với tình trạng dự trữ phân lân ngày càng cạn kiệt.

Làm sạch nước ô nhiễm bằng con dao quân đội Thụy Sỹ
Hai tác giả nghiên cứu màng PEARL để lọc bỏ phốt phát và thu hội lại nó trong phòng thí nghiệm.

Lấy cảm hứng từ nhiều vùng nước lân cận của Chicago, một nhóm nghiên cứu của Đại học Northwestern của Mỹ đã phát triển một cách để loại bỏ và tái sử dụng phốt phát nhiều lần từ các vùng nước ô nhiễm. Các nhà nghiên cứu ví sự phát triển này giống như “con dao của Quân đội Thụy Sĩ” để xử lý ô nhiễm khi chúng được điều chỉnh để hấp thụ chất ô nhiễm và sau đó giải phóng các chất ô nhiễm khác.

Loading...

Nghiên cứu này vừa được công bố trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia ngày 31/5.

Nơi thừa, nơi thiếu

Mọi sinh vật sống trên hành tinh đều cần phốt pho vì nó có trong màng tế bào, phần khung của ADN và trong bộ xương của chúng ta. Trong khi các nguyên tố quan trọng khác như oxy và nitơ có thể được tìm thấy trong khí quyển, thì phốt pho không có chất tương tự. Một phần nhỏ phốt pho có thể sử dụng được đến từ vỏ Trái đất, phải mất hàng nghìn hoặc thậm chí hàng triệu năm để biến mất, trong khi phốt pho làm phân bón cho nông nghiệp đang dần cạn kiệt.

Trong khi nguồn tài nguyên thiên nhiên không thể tái tạo này bị thiếu hụt, thì nhiều hồ nước trên thế giới đang thừa phốt pho tới mức chúng tích tụ tạo thành thảm thực vật thủy sinh và tảo dày đặc, làm cạn kiệt oxy từ nước và cuối cùng giết chết các sinh vật thủy sinh.

Theo truyền thống, các nhà sinh thái học và kỹ sư đã phát triển các chiến thuật để giải quyết các mối quan tâm ngày càng tăng về môi trường và sức khỏe cộng đồng xung quanh phốt phát bằng cách loại bỏ phốt phát khỏi nguồn nước. Chỉ gần đây người ta mới chuyển trọng tâm từ loại bỏ sang thu hồi phốt phát.

Vinayak Dravid, tác giả của nghiên cứu cho biết: “Chỉ với miếng bọt biển đặc biệt của chúng tôi, chúng tôi có thể vừa lọc được phốt pho trong nước, vừa thu hồi lại nó”.

Chiếc bọt biển đặc biệt chính là một cái màng nhẹ loại bỏ và lấy lại phốt phát (PEARL) của nhóm nghiên cứu. Đó là một chất nền xốp, linh hoạt (chẳng hạn như miếng bọt biển phủ, vải hoặc sợi) có tác dụng cô lập và lọc tới 99% các ion phốt phát từ nước ô nhiễm. Được phủ bằng các cấu trúc nano liên kết với photphat, màng PEARL có thể được điều chỉnh bằng cách kiểm soát độ pH để hấp thụ hoặc giải phóng các chất dinh dưỡng để cho phép thu hồi photphat và tái sử dụng màng trong nhiều chu kỳ.

Các phương pháp loại bỏ photphat hiện nay dựa trên các phương pháp phức tạp, kéo dài, gồm nhiều bước. Hầu hết chúng cũng không thu hồi được phốt phát trong quá trình loại bỏ và cuối cùng tạo ra một lượng lớn chất thải vật lý. Màng PEARL cung cấp một quy trình một bước đơn giản để loại bỏ phốt phát cũng như thu hồi nó một cách hiệu quả. Nó cũng có thể tái sử dụng và không tạo ra chất thải vật lý.

Bằng cách sửa đổi lớp phủ vật liệu nano trong màng, nhóm dự định tiếp theo sẽ sử dụng khung giống như "plug-and-play" của họ để lọc bỏ kim loại nặng. Nhiều chất ô nhiễm có thể được giải quyết cùng một lúc bằng cách áp dụng nhiều vật liệu với các đặc tính phù hợp.

Từ khóa liên quan:
Loading...
TIN CŨ HƠN
Brazil đối mặt với hạn hán tồi tệ nhất trong 91 năm

Brazil đối mặt với hạn hán tồi tệ nhất trong 91 năm

Brazil cảnh báo nạn hạn hán đang gây ra những lo ngại về việc phân bổ năng lượng, ảnh hưởng đến sản xuất thủy điện và nông nghiệp, đồng thời làm tăng nguy cơ cháy rừng Amazon.

Đăng ngày: 01/06/2021
Trái đất nóng sớm hơn giới hạn đặt ra, nhiệt độ có thể tăng 1,5 độ C trong 5 năm tới

Trái đất nóng sớm hơn giới hạn đặt ra, nhiệt độ có thể tăng 1,5 độ C trong 5 năm tới

Ngày 27/5, Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) đã nhận định về xu hướng khí hậu toàn cầu, theo đó nhiệt độ Trái đất có thể tăng 1,5 độ C trong vòng 5 năm tới.

Đăng ngày: 30/05/2021
Những tác động của than đối với môi trường có thể bạn chưa biết

Những tác động của than đối với môi trường có thể bạn chưa biết

Than là một trong những nguồn tài nguyên hữu ích và hợp túi tiền nhất, nên không thể nói các nước đang phát triển phải loại bỏ việc sử dụng than.

Đăng ngày: 29/05/2021

"Tử thần Bắc Cực" thoát khỏi "mộ băng", nhiều con sông nhiễm độc

Sự tan chảy của 3 sông băng ở hòn đảo băng giá gần Bắc Cực – Greenland - đã giải phóng một lượng thủy ngân bí ẩn vào các con sông và vịnh hẹp băng hà.

Đăng ngày: 28/05/2021

"Đám cháy thây ma" ở Bắc Cực hồi sinh từ băng giá

Ở vùng Bắc Cực lạnh giá, đám cháy đã bị dập tắt từ năm trước có thể bùng lên trở lại vào mùa xuân năm sau, chúng được gọi là đám cháy zombie – hay đám cháy thây ma.

Đăng ngày: 27/05/2021
Tìm ra phương pháp biến nhựa thành vật liệu hữu ích trong một giờ

Tìm ra phương pháp biến nhựa thành vật liệu hữu ích trong một giờ

Trong khi hàng triệu tấn nhựa được sản xuất ở Mỹ mỗi năm, chỉ có khoảng 9% được tái chế.

Đăng ngày: 26/05/2021
Sa Pa bất ngờ chuyển rét giữa mùa hè

Sa Pa bất ngờ chuyển rét giữa mùa hè

Đêm 23/5, một bộ phận không khí lạnh từ phía Bắc tăng cường xuống Lào Cai, kết hợp với tác động của vùng hội tụ gió trên cao.

Đăng ngày: 24/05/2021
Tiêu điểm
Khoa Học News