Kỷ lục mới trong công nghệ trích xuất nước từ không khí

Thứ Tư, 19/02/2020

Nước sạch có ở xung quanh chúng ta, và theo đúng nghĩa đen: hơi nước luôn tồn tại trong không khí. Tất nhiên, con người không thể uống nước dưới dạng này, nhưng giờ đây các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng Johns Hopkins (APL) đã phát hiện ra công nghệ có thể giúp thu gom lượng nước lớn từ không khí.

Trich xuat nuoc tu khong khi loang 1 — Các nhà nghiên cứu (từ trái qua phải) Zhiyong Xia, Matthew Logan và Spencer Langevin. (Ảnh: Johns Hopkins APL)

Điểm mấu chốt của công nghệ trên nằm ở một vật liệu có tên là khung kim loại – hữu cơ (MOF). Cấu trúc này có diện tích bề mặt lớn nhất trong số những vật liệu từng được biết đến – trên thực tế, chỉ 1 gam MOF cũng có thể bao phủ một sân bóng đá. Tất cả không gian bên trong đó biến nó thành thiết bị hoàn hảo để thu gom và lưu trữ nước.

Rất nhiều nghiên cứu trước đây đã sử dụng MOF để hấp thụ hơi nước từ không khí và thu gom nó dưới dạng lỏng để uống. Kết quả thu được dao động từ 100 ml nước/kg vật liệu MOF (thiết kế của Đại học California, Berkeley vào năm 2018) đến hơn 1,3 lít nước/ngày/kg MOF (Đại học Nam Alabama) vào năm 2019. Tuy nhiên, hệ thống mới nêu trên đã phá vỡ kỷ lục này.

>> Video 17 năm kiên trì của “Edison Hàn Quốc” phát minh vòi nước ion kỳ diệu

“Chúng tôi đã xác định được một loại MOF có thể sản xuất ra 8,66 lít nước/ngày/kg MOF trong điều kiện lý tưởng, một phát hiện phi thường,” ông Ziyong Xia, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết. “Điều này sẽ giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về các vật liệu này, qua đó có thể khám phá ra những phương pháp thu gom nước tân tiến hơn.”

Trich xuat nuoc tu khong khi loang 2 — Sơ đồ minh họa cách thức mà khung kim loại – hữu cơ (MOF) trích xuất nước từ không khí. (Ảnh: Johns Hopkins APL)

Để tạo ra phiên bản mới có hiệu suất tốt hơn này, nhóm đã nghiên cứu 10 loại MOF khác nhau, xem xét các đặc tính làm cho chúng hoạt động hiệu quả hơn. Họ cũng nghiên cứu ảnh hưởng của những điều kiện môi trường khác nhau (như nhiệt độ và độ ẩm) đến khả năng hấp thụ hơi nước của các loại MOF.

Nhóm nghiên cứu dự định tiếp tục xem xét các loại MOF khác và cách thức mà chúng kết hợp và định hình, để xem liệu hệ thống này có thể hoạt động hiệu quả hơn trong điều kiện khô ráo hơn hay không. Suy cho cùng, đây là môi trường cần đến nước uống nhất.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Scientific Reports.

Video mô tả công nghệ trích xuất nước từ không khí loãng: