Bộ lọc nước đơn giản được phát triển trên vật liệu pin lọc tổng hợp từ sơi nano titanium dioxide và ống nano carbon cho phép lọc sạch nước nhiễm bẩn khỏi các loại vi khuẩn và hóa chất vi lượng, sử dụng ánh sáng mặt trời.
Hiện nay, nước sạch vẫn là một khó khăn đối với rất nhiều
người trên thế giới. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), 1,8 tỷ người tiêu thụ nước
bị nhiễm bẩn nặng và đến năm 2040, một phần lớn thế giới không đủ nguồn nước uống.
Theo Quỹ Nhi đồng Liên hợp quốc (UNICEF), mỗi ngày có khoảng
1.800 trẻ em chết vì tiêu chảy do nguồn nước không đảm bảo vệ sinh an toàn, gây
ra các bệnh đường ruột.
Đối phó với tình trạng thiếu nước sạch, nhóm nhà khoa học do
GS László Forró dẫn đầu tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Lausanne (EPFL) phát
triển một bộ lọc lọc nước, kết hợp dây nano titanium dioxide (TiO 2 ) và ống
nano carbon, sử dụng nguồn năng lượng từ ánh sáng mặt trời.
Các nhà khoa học đã chứng minh được, các dây nano TiO 2 có
thể làm sạch nước hiệu quả khi có tác động của ánh sáng mặt trời. Đan xen các
dây nano này với các ống nano carbon tạo thành vật liệu tổng hợp bổ sung thêm một
lớp thanh trùng nước, tiêu diệt các mầm bệnh của con người như vi khuẩn và virus.
Hợp tác chặt chẽ với các nhà hóa học, vật lý và sinh học, nhóm
nghiên cứu phát triển một thiết bị lọc nước hiệu quả, chỉ sử dụng nguồn năng lượng
ánh sáng mặt trời.
Quá trình lọc và khử trùng của thiết bị lọc nước. Ảnh trái
là các vi sinh vật gây ô nhiễm nước uống bị giữ lại trên bề mặt bộ lọc
composite ống nano carbon. Bên phải là hình ảnh minh họa cách ánh sáng UV tạo
ra các loại gốc oxy hoạt tính trên bề mặt của bộ lọc UV chiếu sáng. Ảnh:
Horváth et al. Khi tia cực tím (UV) từ quang phổ nhìn thấy được của ánh
sáng mặt trời chiếu vào bộ lọc, sẽ tạo ra một nhóm phân tử được gọi là Các gốc
oxy hóa hoạt tính (ROS), Nhóm này bao gồm hydrogen peroxide (H2O2 ), hydroxide
(OH) và oxy (O2 -) là những chất diệt mầm bệnh hiệu quả.
Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thành công thiết bị với vi khuẩn
E. Coli (vi khuẩn tiêu chuẩn cho các nghiên cứu). Theo các nhà khoa học, thiết
bị có thể tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh khác như Campylobacter Jejuni (mầm bệnh
gây tiêu chảy phổ biến ở các nước phát triển), Giardia Lamblia (vi sinh vật gây
nhiễm trùng đường ruột giardiasis), Salmonella , Cryptosporidium (gây tiêu chảy
cryptosporidiosis), vi rút viêm gan A và Legionella Pneumophila (gây bệnh
Legionnaires).
Thiết bị này đặc biệt hiệu quả loại bỏ tất cả các mầm bệnh
khỏi nước và có kết quả đầy hứa hẹn khi sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm vi
lượng, như thuốc trừ sâu, dư lượng thuốc, mỹ phẩm.
Nguyên mẫu có thể cung cấp nước uống sạch ngay cả ở những
nơi xa xôi cho những nhóm dân cư nhỏ và có thể dễ dàng mở rộng quy mô sản xuât.
Phát minh này còn có một “sản phẩm phụ” quan trọng là thu hút được một số lượng
lớn các sinh viên tài năng và năng động, quan tâm đến những vấn đề môi trường
và sự phát triển bền vững.
Bộ lọc nước phức hợp xúc tác quang dựa trên dây nano TiO2 và ống nano cacbon. Ảnh EPFL.
Trong báo cáo khoa học, được xuất bản trên tạp chí Nước sạch
của đối tác Nature , các nhà nghiên cứu giới thiệu một nguyên mẫu bộ lọc, đưa
ra những định hướng để hoàn thiện sản phẩm và thị trường hóa. Nhóm nghiên cứu
tin tưởng nguyên mẫu sẽ trở thành một thiết bị lọc nước hiệu quả, giá thành phù
hợp với các vùng dân cư xa xôi, nghèo và chậm phát triển.
Công trình nghiên cứu: “Lọc nước bằng năng lượng mặt trời với
bộ lọc phức hợp nano xúc tác quang dựa trên sợi nano TiO 2 và ống nano cacbon” của E. Horváth, J.
Gabathuler, G. Bourdiec, E. Vidal-Revel, M. Benthem Muñiz, M. Gaal, D.
Grandjean, F. Breider, L. Rossi, A. Sienkiewicz và L. Forró, ngày 7/4/2022, npj
Clean Water.