MIT phát triển thiết bị mới biến không khí thành nước uống mà không cần điện

Các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển một thiết bị mới có thể thu thập độ ẩm từ không khí để tạo ra nước uống an toàn, ngay cả ở những sa mạc rất khô cằn. Hơn nữa, thiết bị này có thể hoạt động độc lập và không cần nguồn điện như pin hoặc tấm pin mặt trời.

MIT đã đưa ra trong một thông cáo báo chí rằng 2,2 tỷ người trên thế giới thiếu nước uống an toàn. Tại Hoa Kỳ, hơn 46 triệu người phải đối mặt với tình trạng thiếu nước. Họ không có nước máy hoặc nước uống của họ không an toàn.

Để giúp mọi người có được nguồn nước uống an toàn và giá cả phải chăng, các kỹ sư MIT đang khai thác một nguồn nước phi truyền thống: không khí. Bầu khí quyển của Trái đất chứa vô số lượng nước dưới dạng hơi nước. Nếu hơi nước này có thể được thu thập và ngưng tụ hiệu quả, nó có thể cung cấp nước uống sạch cho những khu vực mà các nguồn nước truyền thống như sông và hồ khan hiếm.

Thiết bị mới do các kỹ sư của trường phát triển là một tấm chắn dọc màu đen có kích thước bằng cửa sổ được làm bằng vật liệu hydrogel thấm nước và được bao bọc trong hộp kính phủ một lớp làm mát.

Hydrogel giống như màng bọc bong bóng màu đen với các cấu trúc mái vòm nhỏ bên trong. Khi các cấu trúc này hấp thụ hơi nước, chúng sẽ nở ra. Khi hơi nước bốc hơi, chúng sẽ co lại. Hơi nước bốc hơi ngưng tụ trên kính và chảy xuống qua đường ống, cuối cùng trở thành nước uống sạch.

Thiết bị này hoàn toàn tự cung cấp và không cần pin, tấm pin mặt trời hoặc nguồn điện lưới. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thiết bị trong hơn một tuần tại Thung lũng Chết, California, khu vực khô hạn nhất ở Bắc Mỹ. Ngay cả trong điều kiện độ ẩm cực thấp, thiết bị vẫn có thể chiết xuất nước uống từ không khí với tốc độ 160 mililít (khoảng 2/3 cốc) mỗi ngày.

Nhóm nghiên cứu ước tính rằng ngay cả trong môi trường sa mạc khô cằn, nhiều tấm pin dọc được sắp xếp theo mảng nhỏ có thể cung cấp nước uống cho một ngôi nhà. Hơn nữa, sản lượng nước của hệ thống tăng theo độ ẩm, cho phép cung cấp nhiều nước uống hơn ở vùng khí hậu ôn đới và nhiệt đới.

Không giống như các thiết kế bộ thu nước hydrogel tương tự, thiết bị mới của MIT giải quyết một vấn đề quan trọng khác. Nước được tạo ra bởi các bộ thu nước do các nhóm khác thiết kế có thể chứa muối và cần phải lọc thêm. Muối là vật liệu hấp thụ nước tự nhiên và các nhà nghiên cứu nhúng muối (thường là lithium chloride) vào hydrogel để tăng tốc độ hấp thụ nước của chúng. Nhưng nhược điểm là các muối này có thể rò rỉ cùng với nước khi chúng cuối cùng được thu thập.

Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu MIT đã thêm một thành phần bổ sung vào hydrogel trong thiết bị mới của họ: glycerol, một hợp chất lỏng tự nhiên ổn định muối, giữ chúng trong gel thay vì kết tinh và rò rỉ ra ngoài cùng với nước. Điều này cho phép nước họ thu thập được có mức muối dưới ngưỡng tiêu chuẩn cho nước uống an toàn.

Mặc dù thiết bị mới hiện chỉ có một tấm pin và không thu được nhiều nước, nhưng nếu sử dụng nhiều tấm pin cùng lúc, lượng nước thu được có thể đủ cho một gia đình sử dụng và các tấm pin không chiếm diện tích lớn.

Các nhà nghiên cứu cho biết đây chỉ là thiết kế thử nghiệm và vẫn còn nhiều lĩnh vực có thể được tối ưu hóa. Ví dụ, họ có thể sử dụng thiết kế nhiều tấm. Họ đang phát triển vật liệu thế hệ tiếp theo để cải thiện hơn nữa hiệu suất của cấu trúc bên trong.

“Chúng tôi hình dung rằng một ngày nào đó bạn có thể triển khai một loạt các tấm pin này”, Triệu Tuyển Hạ, giáo sư kỹ thuật cơ khí và kỹ thuật dân dụng và môi trường tại MIT, cho biết. “Vì tất cả đều theo chiều dọc nên chúng chiếm rất ít không gian”.

“Bây giờ mọi người có thể xây dựng nó lớn hơn hoặc ghép thành nhiều tấm cạnh nhau để cung cấp nước uống cho mọi người và tạo ra tác động thực sự”, ông nói.

Kết quả nghiên cứu trên đã được công bố trên tạp chí Nature Water ngày 11 tháng 6.

Xem thêm

Ly nước đầu tiên của buổi sáng: Nên là ấm hay lạnh?