Thiết bị lọc di động tạo nước tinh khiết nhanh hơn gấp 7 lần, giá sản xuất dưới 42.000 đồng

Thiết bị dễ sử dụng, được làm từ gỗ tự nhiên và hoạt động thông qua cơ chế đơn giản là nước bẩn được đẩy qua bộ lọc đi kèm bằng ống tiêm nhựa, giống như một mũi tiêm.

Nhóm nghiên cứu chung của Mỹ và Trung Quốc đã viết trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature Sustainability hôm 19.1.2024: “Chúng tôi cung cấp một công cụ mạnh mẽ và giá cả phải chăng để tiếp cận nước sạch. Bộ lọc nước di động của chúng tôi cung cấp một giải pháp bền vững cho vấn đề lâu dài về ô nhiễm chất rắn lơ lửng trong nguồn nước”.

Theo các nhà nghiên cứu, thiết bị này chuyển đổi nước bùn, nước sông, tuyết tan và nước bị nhiễm nhựa nano thành nước sạch. Nó phù hợp cho những người không tiếp cận được nguồn nước an toàn và có thể dùng làm thiết bị ngoài trời.

Theo Ngân hàng Thế giới, 2,2 tỉ người trên toàn cầu không được tiếp cận với nguồn nước uống được quản lý an toàn vào năm 2022. Tổ chức Y tế Thế giới cho biết trong cùng năm đó, ít nhất 1,7 tỉ người trên thế giới sử dụng nguồn nước uống nhiễm khuẩn.

Nghiên cứu riêng biệt về nhựa nano cho thấy trung bình một lít nước đóng chai chứa khoảng 240.000 mảnh nhựa có thể phát hiện được. Bài báo được công bố trên tạp chí bình duyệt Proceedings of the National Academy of Sciences bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Columbia và Đại học Rutgers ở Mỹ.

Nhựa nano có chiều dài dưới 1 micromet (1.000 nanomet), đủ nhỏ để đi qua ruột và phổi, đi trực tiếp vào máu. Thậm chí, chúng có thể di chuyển đến các cơ quan như tim và não, theo các nhà khoa học.

“

Tạp chí bình duyệt là một loại tạp chí nghiên cứu khoa học, trong đó bài báo được chấp nhận xuất bản sau khi trải qua đánh giá và kiểm tra chất lượng bởi các chuyên gia đồng nghiệp. Đây là những chuyên gia có kiến thức và kinh nghiệm trong lĩnh vực tương ứng với nội dung bài báo.

Quá trình bình duyệt giúp đảm bảo rằng các nghiên cứu được công bố trong tạp chí đều trải qua quá trình kiểm tra chất lượng và tính khoa học cao. Bài báo sẽ được gửi đến một hoặc nhiều chuyên gia đồng nghiệp, những người sẽ xem xét kỹ lưỡng nội dung, phê duyệt hoặc từ chối dựa trên các tiêu chí như phương pháp nghiên cứu, dữ liệu, kết quả và đánh giá hợp lý.

Các tạp chí bình duyệt thường được xem là nguồn thông tin chính xác, đáng tin cậy trong cộng đồng nghiên cứu và giáo dục.

Trong nghiên cứu mới nhất, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một màng hydrogel có khả năng phân hủy sinh học với “mạng lưới sợi nano cellulose xếp chồng lên nhau và vướng chặt” được chế tạo từ bột gỗ, có thành phần hóa học giống giấy thông thường.

Màng mỏng có thể lọc hiệu quả các hạt siêu mịn lớn hơn 10 nanomet. Để so sánh, sợi tóc của con người rộng khoảng 80.000 đến 100.000 nanomet, trong khi hạt vi rút SARS-CoV-2 có đường kính khoảng 80 nanomet.

Nano cellulose là một loại cellulose (dạng sinh học của polysaccharide) chủ yếu tìm thấy trong cấu trúc tế bào các loại cây. Cellulose thông thường được biết đến như chất sợi có trong gỗ và cây trồng khác, được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như trong sản xuất giấy.

Nano cellulose là cellulose được chế biến thành các sợi rất nhỏ ở mức độ nano, với kích thước thường nằm trong khoảng vài chục đến vài trăm nanomet. Các loại nano cellulose gồm nano cellulose tinh khiết (từ cellulose nguyên chất), nano cellulose hữu cơ (đã được chế biến và tinh lọc) và nano cellulose tinh khiết hữu cơ (kết hợp cả hai loại trước đó).

Nano cellulose thường có các tính chất vật lý và cơ học đặc biệt, bao gồm khả năng chống chịu và tính linh hoạt, làm cho nó trở thành nguyên liệu hứa hẹn trong nhiều ứng dụng, từ công nghiệp chế biến thực phẩm đến vật liệu chống thấm và trong nghiên cứu y học.

Với cách sử dụng đơn giản, người dùng có thể vận hành thiết bị lọc nước chỉ bằng một cú đẩy tay.

Theo các nhà nghiên cứu, thiết bị này lọc nước nhanh hơn 7 lần so với màng siêu lọc thương mại hiện tại và duy trì hiệu suất loại bỏ gần 100% hạt sau 30 lần sử dụng.

Đồng tác giả nghiên cứu Yu Guihua, giáo sư Viện Walker Department of Mechanical Engineering and Texas Materials tại Đại học Texas (Mỹ), cho biết nước sau khi lọc cũng có thể được sử dụng cho nhiều nhu cầu khác nhau trong gia đình.

“Bộ lọc đang được phát triển có thể sử dụng để loại bỏ các loại hạt lơ lửng từ nhiều nguồn nước khác nhau với hiệu quả cao. Điều này làm cho nó phù hợp cho các công việc hàng ngày”, ông nói.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho biết thiết bị này cần được đánh giá nhiều hơn trước khi có thể sử dụng để tạo ra nguồn nước uống thường xuyên.

Họ viết trong bài báo: “Dù chất lượng nước sau khi lọc tuân thủ các tiêu chuẩn vệ sinh liên quan, nhưng chúng tôi vẫn tin rằng việc đánh giá thiết bị một cách chuyên nghiệp, có hệ thống và toàn diện hơn là cần thiết để sử dụng trong sản xuất nước uống cho con người”.

Yu Guihua cho biết những nhà khoa học có kế hoạch hợp tác với chính phủ và tổ chức ở các nước đang phát triển để phân phối thiết bị miễn phí cho các hộ gia đình địa phương.

Trong tương lai, họ có kế hoạch sử dụng các công cụ trí tuệ nhân tạo (AI) để nghiên cứu và thiết kế các vật liệu lọc nước có thể được sử dụng rộng rãi hơn.

Đồng tác giả nghiên cứu Chen Wenshuai, giáo sư tại Trường Cao đẳng Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu thuộc Đại học Lâm nghiệp Đông Bắc ở thành phố Cáp Nhĩ Tân (Trung Quốc), nói các thiết kế mới do AI tạo ra có thể giúp bộ lọc nước trở nên dễ tiếp cận hơn.

“Bộ lọc hiện tại đặt ra tiêu chuẩn cao trong việc loại bỏ các hạt có kích thước siêu mịn. Với AI, chúng tôi hy vọng có thể mở rộng quy mô sản xuất bộ lọc hydrogel sợi nano dựa trên sinh học một cách hiệu quả và giảm chi phí sản xuất, từ đó cải thiện tiềm năng sử dụng rộng rãi trong cộng đồng”, ông chia sẻ.