Công nghệ mới dựa trên gỗ loại bỏ 80% chất ô nhiễm thuốc nhuộm trong nước thải
bởi Đại học Công nghệ Chalmers
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển, đã phát triển một loại vật liệu sinh học mới, một dạng bột dựa trên các tinh thể nano cellulose để lọc nước khỏi các chất ô nhiễm, bao gồm cả thuốc nhuộm dệt. Khi nước bị ô nhiễm đi qua bộ lọc bằng bột xenlulo, các chất ô nhiễm sẽ được hấp thụ và ánh sáng mặt trời chiếu vào hệ thống xử lý sẽ khiến chúng bị phân hủy nhanh chóng và hiệu quả. Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đã chỉ ra rằng ít nhất 80% chất gây ô nhiễm thuốc nhuộm được loại bỏ bằng phương pháp và vật liệu mới, đồng thời các nhà nghiên cứu nhận thấy cơ hội tốt để tăng thêm mức độ tinh chế. Ảnh: Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển, David Ljungberg
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers, Thụy Điển, đã phát triển một phương pháp mới có thể dễ dàng làm sạch nước bị ô nhiễm bằng vật liệu dựa trên cellulose. Phát hiện này có thể có ý nghĩa đối với các quốc gia có công nghệ xử lý nước kém và chống lại vấn đề thải thuốc nhuộm độc hại phổ biến từ ngành dệt may.
Nước sạch là điều kiện tiên quyết cho sức khỏe và môi trường sống của chúng ta, nhưng không phải ai cũng có được. Theo Tổ chức Y tế Thế giới, WHO, hiện có hơn hai tỷ người sống trong điều kiện hạn chế hoặc không được tiếp cận với nước sạch.
Thách thức toàn cầu này là tâm điểm của một nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Chalmers, nhóm đã phát triển một phương pháp dễ dàng loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi nước. Nhóm do Gunnar Westman, Phó Giáo sư Hóa học Hữu cơ đứng đầu, tập trung vào các ứng dụng mới cho cellulose và các sản phẩm làm từ gỗ và là một phần của Trung tâm Khoa học Gỗ Wallenberg.
Các nhà nghiên cứu đã xây dựng được kiến thức vững chắc về các tinh thể nano cellulose—và đây chính là chìa khóa để lọc nước. Những hạt nano siêu nhỏ này có khả năng hấp phụ vượt trội mà các nhà nghiên cứu hiện đã tìm ra cách để sử dụng.
"Chúng tôi đã thực hiện một cách tiếp cận tổng thể độc đáo đối với các tinh thể nano xenlulo này, kiểm tra các đặc tính và ứng dụng tiềm năng của chúng. Hiện chúng tôi đã tạo ra một vật liệu dựa trên sinh học, một dạng bột xenlulo với các đặc tính tinh chế tuyệt vời mà chúng ta có thể điều chỉnh và sửa đổi tùy thuộc vào loại chất ô nhiễm để xử lý. được gỡ bỏ," Gunnar Westman nói.
Hấp thụ và phá vỡ độc tố
Trong một nghiên cứu được công bố gần đây trên tạp chí khoa học Industrial & Engineering Chemistry Research, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra cách lọc thuốc nhuộm độc hại ra khỏi nước thải bằng phương pháp và vật liệu do nhóm phát triển. Nghiên cứu được thực hiện với sự cộng tác của Viện Công nghệ Quốc gia Malaviya Jaipur ở Ấn Độ, nơi các chất ô nhiễm thuốc nhuộm trong nước thải ngành dệt may đang là một vấn đề phổ biến.
Quá trình xử lý không cần áp suất cũng như nhiệt độ và sử dụng ánh sáng mặt trời để xúc tác cho quá trình. Gunnar Westman ví phương pháp này giống như việc rót nước quả mâm xôi vào cốc có chứa các hạt gạo, những hạt gạo này sẽ thấm nước để làm cho nước trong suốt trở lại.
"Hãy tưởng tượng một hệ thống lọc đơn giản, giống như một chiếc hộp di động được kết nối với đường ống nước thải. Khi nước bị ô nhiễm đi qua bộ lọc bột cellulose, các chất gây ô nhiễm sẽ được hấp thụ và ánh sáng mặt trời chiếu vào hệ thống xử lý khiến chúng bị phân hủy nhanh chóng và hiệu quả. Đó là một hệ thống hiệu quả về chi phí và đơn giản để thiết lập và sử dụng, và chúng tôi thấy rằng nó có thể mang lại lợi ích to lớn ở các quốc gia hiện có hệ thống xử lý nước kém hoặc không tồn tại," ông nói.
Phương pháp này sẽ được thử nghiệm ở Ấn Độ
Ấn Độ là một trong những quốc gia đang phát triển ở châu Á với quy mô sản xuất hàng dệt may lớn, nơi một lượng lớn thuốc nhuộm được thải ra hồ, sông và suối mỗi năm. Hậu quả đối với con người và môi trường là nghiêm trọng. Chất gây ô nhiễm nước có chứa thuốc nhuộm và kim loại nặng và có thể gây tổn thương da khi tiếp xúc trực tiếp, đồng thời làm tăng nguy cơ ung thư và tổn thương nội tạng khi chúng xâm nhập vào chuỗi thức ăn. Ngoài ra, thiên nhiên bị ảnh hưởng theo nhiều cách, bao gồm cả sự suy yếu của quá trình quang hợp và sự phát triển của thực vật.
Tiến hành nghiên cứu thực địa ở Ấn Độ là một bước quan trọng tiếp theo và các nhà nghiên cứu của Chalmers hiện đang hỗ trợ các đồng nghiệp Ấn Độ của họ trong nỗ lực để một số ngành công nghiệp quy mô nhỏ của đất nước thử nghiệm phương pháp này trong thực tế. Cho đến nay, các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm với nước công nghiệp đã chỉ ra rằng hơn 80% chất gây ô nhiễm thuốc nhuộm được loại bỏ bằng phương pháp mới và Gunnar Westman nhận thấy cơ hội tốt để tăng thêm mức độ thanh lọc.
"Việc chuyển từ xả nước hoàn toàn chưa qua xử lý sang loại bỏ 80% chất gây ô nhiễm là một cải tiến lớn, đồng nghĩa với việc giảm đáng kể sự tàn phá thiên nhiên và gây hại cho con người. Ngoài ra, bằng cách tối ưu hóa độ pH và thời gian xử lý, chúng tôi nhận thấy cơ hội để cải thiện hơn nữa quá trình để chúng tôi có thể sản xuất cả nước tưới tiêu và nước uống. Sẽ thật tuyệt vời nếu chúng tôi có thể giúp những ngành công nghiệp này có được một hệ thống xử lý nước hoạt động để người dân khu vực xung quanh có thể sử dụng nước mà không gây nguy hiểm cho sức khỏe của họ," ông nói.
Có thể được sử dụng để chống lại các loại chất ô nhiễm khác
Gunnar Westman cũng nhìn thấy những cơ hội tuyệt vời để sử dụng các tinh thể nano cellulose để xử lý các chất gây ô nhiễm nước khác ngoài thuốc nhuộm. Trong một nghiên cứu trước đây, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng các chất gây ô nhiễm crom hóa trị sáu độc hại, phổ biến trong nước thải từ ngành khai thác mỏ, thuộc da và kim loại, có thể được loại bỏ thành công bằng một loại vật liệu tương tự dựa trên cellulose. Nhóm cũng đang tìm hiểu xem khu vực nghiên cứu có thể góp phần làm sạch dư lượng kháng sinh như thế nào.
"Có tiềm năng lớn để tìm thấy các cơ hội lọc nước tốt bằng vật liệu này và ngoài kiến thức cơ bản mà chúng tôi đã xây dựng tại Chalmers, chìa khóa quan trọng để thành công là chuyên môn tập thể có sẵn tại Trung tâm Khoa học Gỗ Wallenberg," ông nói.
