Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Akron, Ohio, Mỹ đang nghiên cứu để giải quyết một trong những vấn đề cấp bách nhất mà con người phải đối mặt trong tương lai: có đủ nguồn nước sạch để uống. Cụ thể, nhóm các nhà khoa học này đang phát triển một loại lưới thu nước giúp thu được khoảng 10 gallon (khoảng 38 lít) nước sạch mỗi giờ từ không khí loãng.
“Tất cả mọi người trên trái đất phải được quyền tiếp cận đầy đủ với nguồn nước sạch. Chứ không phải chỉ 0,1% như hiện nay”, ông Josh Wong, giáo sư về kỹ thuật cơ khí tại đại học Akron, cho tờ Business Insider biết.
Chính suy nghĩ đó đã thôi thúc giáo sư Wong – một chuyên gia về các chất polymer – phải nghiên cứu để tạo ra một mẫu thiết bị thu nước có giá thành rẻ và sử dụng hiệu quả tại các khu vực khan hiếm nguồn nước.
 |
|
Một mô hình thiết bị thu nước từ không khí, giống như là một chiếc ba lô thông thường (Ảnh Đại học Akron)
|
Lượng hơi nước tạo nên độ ẩm không khí. Ở các khu vực nhiệt đới với độ ẩm không khí cao – tỷ lệ hơi nước trong không khí giúp điều hòa nhiệt độ - thì con người có thể dễ dàng sử dụng các thiết bị thu sương để biến hơi nước thành nước uống. Nhưng ở các khu vực có không khí khô như ở California hay Andes, thì các thiết bị thu sương sẽ “không có hiệu quả”, theo giáo sư Wong cho biết. Và thực tế, nhiều quốc gia như Israel đang tiến hành khử muối từ nước biển để biến thành nước sạch, nhưng ông Wong cho hay quá trình này không thể thực hiện trên khi mô lớn vì chi phí quá đắt đỏ, đặc biệt là tình trạng thiếu nước đang ngày càng trầm trọng ở những quốc gia và khu vực nghèo do hậu quả của biến đổi khí hậu toàn cầu.
Thiết bị thu nước từ không khí của nhóm nghiên cứu thuộc đại học Akron lấy cảm hứng từ cả sinh học và lịch sử.
“Hơi nước trong không khí là một trong những nguồn nước dồi dào nhất mà chúng ta có. Chỉ cần xem các bản tin dự báo thời tiết hay những cơn bão nhiệt đới đang thổi vào quần đảo Hawaii là thấy. Nhưng chúng ta vẫn chưa khai thác hết”, ông Wong cho hay.
Ông Wong chỉ ra rằng các cộng đồng người bản địa sống ở dãy núi Andes – là những sa mạc có độ cao lớn so với mặt nước biển, ở đây lượng mưa rất thấp – đang sử dụng các kỹ thuật để lấy nước trong không khí từ hàng thế kỷ nay. Trong lịch sử, các cộng đồng này thu nước sương bên trong các hốc lõm trong sa mạc. Vào buổi sáng, họ thu những giọt sương và cho chảy vào trong các bình đựng nước lớn, giúp cung cấp nước uống cho mình.
Cách mà loài Bọ cánh cứng sống trên sa mạc Namib lấy nước cũng được các nhà khoa học ứng dụng vào thiết bị này. Loài bọ cánh cứng này sống ở một số khu vực khô hạn nhất trên thế giới, chúng có các đặc điểm cơ thể thích nghi với việc lấy nước từ không khí. Để uống nước, chúng đơn giản chỉ cần leo lên các điểm cao nhất trên sa mạc- là các đụn cát – và nằm ngửa bụng lên theo hướng gió. Những cơn gió thổi từ đại dương vào, mang theo hơi nước, và tích tụ lại trên cơ thể chúng. Cơ thể loài bọ này có các đường rãnh đặc biệt để chuyển nước tích tụ nào vào trong miệng chúng.
Ông Wong và nhóm nghiên cứu của mình cũng đã thiết kế để “thu nhỏ kích thước” quy trình thu nước từ không khí bằng cách sử dụng các sợi polymer được quay điện hóa.
Công nghệ quay điện hóa có thể tạo ra được những sợi nhựa polyme có kích thước khoảng vài chục nanomet, giúp tạo ra một diện tích bề mặt thu nước khổng lồ trên một không gian nhỏ. Như vậy sẽ làm cho các sợi nhựa cực nhỏ trở nên rất hiệu quả trong việc thu nước, thậm chí là ở các môi trường không khí khô khan. Được chạy bằng pin Lithium, thiết bị này cũng có chức năng lọc nước luôn bởi bề mặt vật liệu cực nhỏ giúp lọc sạch các loại vi khuẩn và vi rút trong hơi nước. Vì thế, nước sau khi được thu có thể uống trực tiếp.
Ông Wong cho biết quá trình này nghe có vẻ phức tạp nhưng thực ra nó không khác gì cách những người sống ở dãy núi Andes và những con bọ cánh cứng trên sa mạc thu nước – chỉ khác ở chỗ là thiết bị này nhỏ hơn rất nhiều mà thôi.
Để minh họa cho thiết bị của mình, ông Wong nói cơ chế hoạt động của lưới thu nước họ đang tạo ra tương tự như khi chúng ta đeo kính trong thời tiết oi ả mùa hè. Khi chúng ta từ ngoài bước vào phòng có điều hòa nhiệt độ, chiếc kính sẽ bị các hơi sương bám vào. Hơi sương này sẽ được thu lại với một kích thước bằng hạt nano.
Tuy cũng có rất nhiều nhà nghiên cứu khác đang phát triển các thiết bị thu nước, nhưng ông Wong cho biết sản phẩm của mình có ưu điểm là nhỏ và chi phí rẻ hơn nhiều, vì thế sẽ dễ dàng phát triển hơn so với các mô hình thiết bị thu nước từ không khí đang ở giai đoạn nghiên cứu khác. Thậm chí, thiết bị của nhóm ông có thể biến thành một chiếc ba lô hay được đặt trên tàu hỏa đang chạy giúp thu và chuyển nước đến người dân. Nhóm này cũng đang tìm kiếm các nhà đầu tư để sản xuất hàng loạt.
“Rất nhiều người sẽ bị thiếu nước sạch trong những năm tới. Chúng tôi hy vọng rằng, thiết bị chúng tôi đang phát triển sẽ giúp giải quyết được vấn đề này”, ông Wong cho biết.
