Đột phá công nghệ màng bong bóng biến không khí thành nước uống

Khi khí quyển Trái Đất tích trữ nhiều nước hơn trong tình trạng ấm lên toàn cầu, các kỹ sư tìm ra phương pháp mới để thu thập một phần nước từ không khí khô nhất bằng cách sử dụng thiết bị thu hoạch nước mà không cần nguồn điện. Trong thử nghiệm tại Thung lũng Chết, California, một trong những nơi khô hạn nhất trên Trái Đất, bị này thu được hơn 50 ml nước uống mỗi ngày. Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Water.

Theo kỹ sư cơ khí Chang Liu từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và đồng nghiệp, phương pháp này đại diện cho bước tiến hướng tới giải pháp thu hoạch nước thực tế, có thể mở rộng, an toàn và bền vững cho những khu vực khan hiếm nước nhất. Cho tới nay, các thiết bị thu hoạch nước bị giới hạn bởi tốc độ sản xuất nước rất thấp (chỉ vài ml mỗi ngày) và dễ nhiễm khuẩn với vật liệu sử dụng để chiết xuất, từ muối đến lithium.

Tại Thung lũng Chết, bốn dãy núi xung quanh đẩy mây lên cao, vắt kiệt phần lớn độ ẩm trước khi chúng đến vùng đất khô cằn bên ngoài. Điều này biến Thung lũng Chết thành địa điểm thử nghiệm đầy thách thức để thu hoạch nước. Tuy nhiên, một loại hydrogel làm từ polyvinyl alcohol (PVA), lithium chloride (muối hút nước), glycerol và mực đen có thể đáp ứng yêu cầu, theo kỹ sư cơ khí Xuanhe Zhao từ MIT.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu đúc hydrogel thành hình dạng màng bong bóng để tăng diện tích bề mặt thu thập nước. Họ cũng đảm bảo cấu trúc vi mô của nó không có lỗ đủ lớn để muối hút nước thoát ra ngoài. Glycerol giúp giữ muối bên trong gel.

Tấm gel kẹp giữa những tấm kính với lớp màng polymer bên ngoài giúp làm mát, thu thập 160 ml phân tử nước sau một đêm, khi độ ẩm đạt mức cao nhất. Trong ngày, nước bị gel giữ lại sẽ ấm lên, bay hơi khỏi gel và ngưng tụ trên bề mặt kính mát hơn. Trọng lực cùng với hệ thống kênh dẫn giúp thu thập nước. Liu và cộng sự đang làm việc với thế hệ vật liệu tiếp theo để cải thiện các đặc điểm của sản phẩm.

"Đây là thử nghiệm nhằm chứng minh tính khả thi của việc mở rộng công nghệ thu thập nước. Mọi người có thể xây dựng quy mô lớn hơn, hoặc dựng các tấm song song để cung cấp nước uống cho người dân và thu được tác động thực sự", Zhao chia sẻ.