Công ty khởi nghiệp tái chế nước thải ZwitterCo huy động được 33 triệu USD để mở rộng quy mô sản xuất công nghệ lọc nước màng, thiết kế bằng phương thức hóa học nhằm phục vụ các công ty công nghiệp và trang trại lớn tái chế nước thải nhằm giảm sử dụng nước ngọt từ hệ thống nước quốc gia.

Giám đốc điều hành và đồng sáng lập Alex Rappaport trả lời phỏng vấn trực tuyến của CNBC cho biết: “Mục tiêu của chúng tôi là tối đa hóa việc tái sử dụng, để doanh nghiệp có thể hạn chế lượng nước ngọt tiêu thụ nhằm tạo ra một tương lai đầy đủ nước hơn.”

Việc tái sử dụng nước có ý nghĩa quan trọng do biến đổi khí hậu đang khiến nước ngọt trở thành khan hiếm hơn. Hiện nay, 37% lãnh thổ Mỹ và 44% của 48 tiểu bang đang trong tình trạng hạn hán, theo Hệ thống thông tin Hạn hán tổng hợp quốc gia .

Jason Pontin, một đối tác tại Tập đoàn đầu tư mạo hiểm “Dow Corporate Venture Capital” (DCVC) cho biết: “Thế giới đang trở nên nóng hơn và ở nhiều nơi đang trở lên khô hạn hơn. Nhu cầu về nước ngọt vượt xa nguồn cung cấp trên phần lớn Mỹ, bao gồm cả lưu vực sông Colorado, đang ở mức thấp nhất trong 1.000 năm qua". Công ty DCVC đang dẫn đầu trong vòng gọi vốn đầu tư cho ZwitterCo

Ông Pontin cũng là chủ tịch hội đồng quản trị của ZwitterCo nhấn mạnh: “Nhưng người Mỹ lãng phí rất nhiều nước: mỗi ngày, các cơ sở công nghiệp Mỹ xả 255 tỷ gallon nước thải vào các đường nước công cộng. Hầu hết trong số đó được xử lý bằng các biện pháp hóa học, vật lý hoặc sinh học, nhưng vẫn không đủ tinh khiết để tái sử dụng trong công nghiệp. Nếu đạt được mức độ tinh khiết, các cơ sở sẽ không thải ra ngoài.”

Vấn đề này được ZwitterCo giải quyết bằng công nghệ màng, được chế tạo từ “chất đồng trùng hợp zwitterionic” - do đó có tên công ty, do GS kỹ thuật hóa học Ayse Asatekin phát triển tại Đại học Tufts.

Màng zwitterionic là gì?

Nhiều thập kỷ qua, các nhà khoa học nỗ lực phát triển công nghệ lọc nước thải đã qua sử dụng công nghiệp, nhưng vấp phải một thách thức, được gọi là “tắc nghẽn màng” do các lỗ của bộ lọc bị tắc thường xuyên đến mức phải mất quá nhiều thời gian để làm sạch chất bẩn đọng trên màng lọc.

Thực tế này xảy ra khi cần thiết phải loại những vật liệu khỏi nước thải từ nhà máy công nghiệp hoặc trang trại nông nghiệp lớn như mỡ, dầu, mỡ bôi trơn.

Ông Rappaport cho biết khi trả lời phỏng vấn CNBC: Công nghệ của ZwitterCo, các zwitterions, hút nước rất tốt và thậm chí có thể loại bỏ hơi ẩm từ không khí. Màng lọc trông tương tự như một miếng bọt biển khi phóng to, trên bề mặt của màng có những lỗ chân lông. Đây là phần khó giữ sạch nhất của màng lọc, nhưng các lỗ chân lông của màng ZwitterCo hoạt động như một bơm hút chân không, kéo các phân tử nước ra khỏi dầu và chất bẩn.

Do được thiết từ các zwitterions rất ưa nước, màng lọc có thể hoạt động liên tiếp nhiều năm trong môi trường mà các lớp màng khác sẽ bị phá hủy trong vài giờ.

Zwitterion (còn được gọi là “muối bên trong”) là một phân tử có cả nhóm tích điện dương và nhóm tích điện âm gần nhau. Những điện tích này hút nước đến zwitterion và đẩy lùi các thành phần hữu cơ (protein, chất béo và dầu), thường bám vào các màng truyền thống và cản trở khả năng lọc của chúng.

Sử dụng một xương sống hóa học vững chắc liên kết các zwitterions với nhau,công nghệ do GS Ayse Asatekin phát triển tạo ra các màng cực kỳ ưa nước, ngăn các thành phần hữu cơ bám vào bề mặt hoặc làm tắc nghẽn lỗ hút của màng lọc cấu trúc bọt biển. Thiết kế này cũng khiến lớp màng liên tục tái ẩm, tái hydrat hóa bề mặt và tái tạo vật liệu để trở lại hiệu suất ban đầu.

Màng lọc nước của ZwitterCo. Ảnh: ZwitterCo

Theo Rappaport, điều thực sự quan trọng để sản phảm chiếm lĩnh thị trường là hệ thống có thể tiết kiệm tiền sử dụng nước cho khách hàng và nước sạch cho xã hội. Chính xác tiết kiệm được bao nhiêu tiền và nước phụ thuộc vào trang trại hoặc cơ sở công nghiệp.

Trong trường hợp không có những công cụ hiệu quả để tách tất cả các chất gây ô nhiễm ra khỏi nước, doanh nghiệp sẽ gặp khó khăn do phải tăng giá thành sản phẩm và tìm giải pháp đổ nước thải. Những lựa chọn như vận chuyển đến nhà máy lọc nước, đổ xuống cống hoặc phối hợp với các cơ quan quản lý để đổ nước thải ra vùng đất hoang gây tổn thất chi phí. Công nghệ ZwitterCo giúp các doanh nghiệp lgiảm những chi phí đó.

Với Solugen, một công ty có trụ sở tại Houston chuyên sản xuất hóa chất và vật liệu sử dụng enzyme, hệ thống lọc nước của ZwitterCo đã cho phép doanh nghiệp tái chế khoảng 10 triệu gallon nước trong năm 2021, theo ước tính của nhà đồng sáng lập và chủ tịch Hội đồng quản trị Sean Hunt .

Ông Hunt nói với CNBC: “Cơ sở sản xuất đầu tiên của chúng tôi, Bioforge 1 là cơ sở không xả thải vì không có khí thải hoặc nước thải. Màng lọc ZwitterCo là công nghệ quan trọng trong hệ thống hoạt động vòng tròn. Vòng lặp tái chế nước theo quy trình của doanh nghiệp có tốc độ 20 gallon/phút, trải qua nhiều bước màng lọc, phục hồi, lưu trữ và tái sử dụng.”

 

Màng lọc ZwitterCo nằm ở góc dưới cùng bên trái của nhà máy sản xuất hóa chất Solugen. Ảnh công ty Solugen

Trong ngành nông nghiệp và thực phẩm, qua quá trình xử lý xử lý thịt và gia cầm, nước thải từ sữa và các ứng dụng xử lý sinh học, xử lý chất thải động vật, vật liệu thu được sau khi lọc qua bằng màng ZwitterCo có thể chuyển hóa thành phân bón hoặc nguyên liệu thô cho các loại phân hóa học, dầu mỡ và tạo ra nguồn doanh thu mới.

Trong ngành công nghiệp thịt và gia cầm, chất béo và dầu mỡ thu được sẽ chuyển hóa thành thức ăn cho vật nuôi. Trong ngành công nghiệp chế biến sinh học, vật liệu tế bào thu được trở thành nguyên liệu hữu cơ cho ngành công nghiệp phân bón. Công nghệ của ZwitterCo tạo ra giá trị trên cả 2 phía của màng lọc.

ZwitterCo thành lập năm 2018, phát triển sản xuất trên cơ sở sử dụng các khoản tài trợ trong một năm rưỡi đầu tiên, trong đó có 1,25 triệu đô la từ Bộ Năng lượng để  hiện thực hóa nghiên cứu từ phòng thí nghiệm của GD Asatekin thành sản phẩm có thể được sản xuất và thương mại hóa trên quy mô lớn.

33 triệu USD vốn đầu tư mà ZwitterCo công bố nâng tổng số tiền tài trợ lên 44 triệu USD, cho phép ZwitterCo hoàn thành xây dựng một cơ sở rộng 9000 m2 ở Woburn, Massachusetts. Công ty đang có doanh thu từ 16 khách hàng, nhưng vẫn chưa tạo ra lợi nhuận.

Khoản tài trợ này nhằm xây dựng hạ tầng cơ sở và tăng cường năng lực làm việc với các khách hàng công nghiệp, triển khai lắp đặt màng lọc ZwitterCo phù hợp với nhu cầu của khách hàng. Việc mở rộng ứng dụng màng lọc ZwitterCo trong tương lai có thể làm thay đổi triệt để cơ sở hạ tầng các nhà máy và trang trại trên toàn nước Mỹ.