Khử muối khỏi nước biển bằng ống nano carbon siêu nhỏ

Các nhà khoa học cho biết nhu cầu nước ngọt của con người đang gia tăng nhanh, trở thành mối đe dọa toàn cầu đối với sự phát triển bền vững, dẫn đến việc 4 tỉ người đang sống mà thiếu nước sạch. Công nghệ lọc nước hiện nay quá đắt đỏ và hiệu năng thực tế không cao, khiến các nhà khoa học tổ chức nhiều nghiên cứu mới nhằm giải quyết bài toán khủng hoảng nước toàn cầu.

Nhóm nhà khoa học từ Đại học Northeastern ở Mỹ đã phát triển một loại ống nano carbon có khả năng loại trừ muối ra khỏi nước biển. Nhóm nghiên cứu nhận thấy tính thấm nước của các ống nano carbon (CNTs) có đường kính 0,8 nanomet cao hơn rất nhiều so với các ống carbon có đường kính lớn hơn.

CNTs là loại ống carbon có cấu trúc rỗng, hình thành do một sự sắp xếp vô cùng độc đáo của các nguyên tử carbon và mỏng hơn sợi tóc người tới 50.000 lần. Bề mặt bên trong siêu mịn của ống nano carbon khiến độ thẩm thấu nước của chúng cực cao, trong khi ion muối không thể đi qua ống vì có thể tích lớn hơn.

"Chúng tôi thấy rằng các ống nano carbon có đường kính nhỏ hơn một nanomet có đặc điểm cấu trúc cho phép tăng cường vận chuyển nước. Đường ống dẫn nước khiến phân tử nước chuyển vị sang một dạng đặc biệt, hiện tượng tương tự các nhà máy sinh học hiệu quả nhất trong tự nhiên (các loại cây có khả năng sống ở vùng nước lợ)", nghiên cứu sinh tiến sĩ Ramya Tunuguntla tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) nói.

Theo các mô phỏng trên máy tính, nếu đường kính của CNTs cao hơn 1 nanomet thì tốc độ vận chuyển nước sẽ tăng, nhưng không thể tách muối một cách hiệu quả, đặc biệt là ở các loại nước biển có độ mặn cao.

"Các ống nano carbon là một nền tảng độc đáo để nghiên cứu vận chuyển các phân tử và chất lỏng ở dạng nano. Kích thước nano của chúng, bề mặt phẳng và các kênh dẫn nước khiến chúng đặc biệt phù hợp với mục đích này", Alex Noy - trưởng dự án nghiên cứu của LLNL cho biết.

Ái Vi