Ngày 29 tháng 10 năm 2024
Các nhà nghiên cứu tại UNLV đã phát triển một công nghệ đột phá có khả năng chiết xuất hiệu quả một lượng lớn nước từ không khí, ngay cả trong điều kiện độ ẩm cực thấp.
Một nguyên mẫu ban đầu của thiết bị thu thập nước trong khí quyển từ phòng thí nghiệm của H. Jeremy Cho. Tín dụng: Jeff Scheid/UNLV
Lấy cảm hứng từ các quá trình tự nhiên được quan sát thấy ở ếch cây và cây không khí, công nghệ này sử dụng màng hydrogel và có thể chạy bằng năng lượng mặt trời, cung cấp nguồn nước bền vững cho các vùng khô cằn.
Biến đổi không khí thành nước
Biến không khí xung quanh chúng ta thành nước uống từ lâu đã được coi là một điều kỳ diệu, gần với khoa học viễn tưởng hơn là hiện thực—đặc biệt là khi nói đến việc thu được một lượng nước bền vững từ môi trường khô, độ ẩm thấp.
Tuy nhiên, trong bối cảnh hạn hán nghiêm trọng đang ảnh hưởng đến nguồn cung cấp nước trên khắp Tây Nam, các nhà nghiên cứu tại Đại học Nevada, Las Vegas (UNLV) đã phát triển một công nghệ đột phá có thể kéo một lượng nước đáng kể ngay cả từ không khí khô cằn. Phát hiện của họ đã được công bố vào ngày 22 tháng 10 trên Biên bản của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia (PNAS) .
Những tiến bộ trong việc thu hoạch nước trong khí quyển
Dẫn đầu dự án sáng tạo này là giáo sư kỹ thuật cơ khí của UNLV H. Jeremy Cho, người cùng với nhóm của mình đã giới thiệu một phương pháp tiếp cận mới về cơ bản để thu thập nước trong khí quyển—biến hơi nước trong không khí thành dạng có thể sử dụng được. Không giống như các công nghệ hiện có, tạo ra năng suất thấp và khó khăn khi độ ẩm dưới 30%, phương pháp mới này được thiết kế để hoạt động hiệu quả ngay cả trong điều kiện cực kỳ khô hạn.
“Bài báo này thực sự chứng minh rằng bạn có thể thu thập nước với tốc độ rất nhanh”, Cho cho biết. “Chúng ta có thể bắt đầu dự báo hệ thống lớn đến mức nào mà chúng ta cần để sản xuất một lượng nước nhất định. Nếu tôi có một mét vuông, tức là khoảng ba feet x ba feet, chúng ta có thể tạo ra khoảng một gallon nước mỗi ngày ở Las Vegas, và nhiều hơn gấp ba lần trong môi trường ẩm ướt”.
Thu thập nước lấy cảm hứng từ thiên nhiên
Công nghệ và phương pháp này đã được thử nghiệm ngoài trời tại Las Vegas và có hiệu quả ở độ ẩm xuống tới 10%. Nó thu trực tiếp nước trong dung dịch muối lỏng thích hợp để xử lý tiếp theo thành nước uống hoặc sản xuất năng lượng, tạo ra khả năng mới cho các vùng khô cằn.
Một thành phần quan trọng trong quá trình này là màng hydrogel “da”. Nguồn cảm hứng cho vật liệu này đến từ thiên nhiên – cụ thể là ếch cây và cây không khí, sử dụng kỹ thuật tương tự để vận chuyển nước từ không khí xung quanh thành chất lỏng để lưu trữ bên trong.
“Chúng tôi lấy ý tưởng sinh học đó và cố gắng thực hiện theo cách riêng của mình”, ông nói. “Có rất nhiều điều thú vị đang diễn ra trong tự nhiên – bạn chỉ cần nhìn xung quanh, học hỏi và lấy cảm hứng”.
Năng lượng mặt trời tăng cường tính bền vững
Ngoài ra, nghiên cứu chứng minh rằng việc thu thập nước trong khí quyển có thể được cung cấp năng lượng từ năng lượng mặt trời. Nhờ vào ánh sáng mặt trời thường xuyên ở những nơi như Thung lũng Las Vegas – nơi trung bình có 300 ngày nắng mỗi năm, ánh sáng mặt trời có thể cung cấp đủ năng lượng để giảm chi phí lý thuyết và cuối cùng cho việc tạo ra nước.
“Các nguồn nước của chúng ta đang cạn kiệt và khí hậu của hành tinh chúng ta đang thay đổi”, Cho nói. “Để đạt được tính bền vững, chúng ta phải thay đổi thói quen của mình. Toàn bộ ý tưởng này có vẻ như khoa học viễn tưởng, nhưng điều này là có thể, và chúng ta thực sự đang làm điều đó”.
Ứng dụng thương mại của công nghệ thu hoạch nước
Nghiên cứu này hiện đã được đưa vào ứng dụng thực tế dưới hình thức WAVR Technologies, Inc. Cho là người đồng sáng lập công ty khởi nghiệp tại UNLV này, chế tạo các thiết bị có khả năng thu giữ hơi nước từ không khí xung quanh chúng ta để phục vụ mục đích thương mại và cá nhân.
WAVR là doanh nghiệp đại học hàng đầu tách ra từ chương trình Động lực đổi mới khu vực của Quỹ khoa học quốc gia (NSF) nhằm mục đích đưa ra thị trường các công nghệ giải quyết các vấn đề về tính bền vững và khí hậu của khu vực.
Tham khảo: “Thu giữ nước trong khí quyển hiệu suất cao thông qua phân tách vật liệu sinh học” của Yiwei Gao, Areianna Eason, Santiago Ricoy, Addison Cobb, Ryan Phung, Amir Kashani, Mario R. Mata, Aaron Sahm, Nathan Ortiz, Sameer Rao và H. Jeremy . Cho, ngày 22 tháng 10 năm 2024, Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia .
DOI: 10.1073/pnas.2321429121
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
