Phát minh phi thường: biến nước biển thành nước uống được chỉ nhờ một tấm màng lọc

Các nhà khoa học đã đạt được một bước chuyển mình vô cùng ấn tượng: họ tạo ra một màng graphene-oxide có khả năng lọc được muối từ nước biển.

Ở giai đoạn thử nghiệm này, quá trình lọc nước biển mới chỉ diễn ra trong phòng thí nghiệm nhưng nhiêu đó đã là đủ để ta có thể tin rằng, trong tương lai gần, một màng lọc nước như thế sẽ có thể trở thành sự thực. Đội ngũ các nhà khoa học được dẫn dắt bởi giáo sư Rahul Nair từ Đại học Manchester tại Anh, cho thấy lớp lọc này có thể lọc muối một cách hiệu quả. Tới đây, nó sẽ phải đối mặt với những công nghệ lọc muối hiện tại, để xem hiệu quả của nó tới đâu.

“Việc nhận ra thứ màng có thể sản xuất với quy mô lớn này là một bước tiến rất lớn để cải thiện khả năng lọc nước muối hiệu quả hơn trong tương lai”, ông Nair nói. “Đây là thử nghiệm với kết quả rõ ràng đầu tiên. Và chúng tôi có cơ sở để tin rằng màng lọc này có thể được sản xuất đại trà”.

Đã từ lâu, màng lọc graphene-oxide đã được đánh giá cao và là một ứng cử viên sáng giá để cải thiện khả năng lọc, cụ thể là lọc muối khỏi nước, nhưng đã rất nhiều cơ sở nghiên cứu thử nghiệm mà chưa có kết quả gì khả quan. Họ chưa có màng lọc với các lỗ đủ nhỏ.

Một trong những vấn đề lớn dó là khi màng graphene-oxide bị ngâm nước, chúng trương lên và khiến các lỗ lọc rộng ra, phân tử muối vẫn có thể lọt qua dễ dàng.

Để vượt qua khó khăn này, đội ngũ tại Manchester đã phủ thêm một lớp vòng oxy nhựa dẻo lên cả hai mặt của tấm lọc graphene-oxide, khiến cho chúng không còn bị phồng khi ngâm nước nữa. Họ đã có thể điều chỉnh được kích cỡ lỗ lọc, đó là tự tạo cho lớp lọc này một lớp chống nước nữa.

Cấu trúc của graphene-oxide.

“Phân tử nước có thể lọt qua dễ dàng, nhưng sodium chloride lại không thể. Chúng luôn cần có sự trợ giúp của phân tử nước để đưa mình đi”, ông Nair nói.

Hiện tại, trên thế giới cũng có những nhà máy lọc muối khỏi nước biển lớn sử dụng màng lọc dựa trên công nghệ polymer. Nhưng quá trình lọc này vừa tốn kém lại vừa không hiệu quả, vì thế tấm lọc graphene-oxide này sẽ là một sự thay thế nhanh chóng, gọn nhẹ, rẻ tiền hơn mà lại hiệu quả hơn. Khi mà nước biển cũng có thể được lọc và dùng làm nước sinh hoạt, ta sẽ sớm giải quyết được nạn khan hiếm nước sạch.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu sẽ thử nghiệm xem tốc độ hao mòn của những tấm graphene-oxide này tới được đâu. Cũng sẽ có những thử nghiệm cho thấy màng lọc mới này hiệu quả hơn công nghệ hiện đại nhất hiện tại. Ta chờ những kết quả khả quan từ các nhà khoa học.

Nghiên cứu trên đã được đăng tải tại Nature Nanotechnology.