Ước tính có khoảng 844 triệu người không được sử dụng nước sạch an toàn. Khử mặn nước biển và tái chế nước thải là hai cách để giảm bớt vấn đề thiếu nước nhưng các phương pháp thông thường rất tốn năng lượng và đều dựa trên việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch. Trên thực tế, việc xử lý nước sẽ sử dụng khoảng 3% nguồn cung cấp năng lượng của thế giới.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash đã phát triển công nghệ mới có thể cung cấp nước sạch, uống được cho hàng ngàn cộng đồng bằng việc sử dụng vật liệu quang nhiệt và sức nóng của mặt trời.
Được dẫn dắt bởi Giáo sư Xiwang Zhang từ Khoa Kỹ thuật Hóa học của Đại học Monash, một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát triển một hệ thống tạo hơi nước mặt trời chất lượng để sản xuất nước sạch hiệu quả và liên tục từ nước mặn với hiệu suất đạt được là gần 100%.
Ảnh minh họa
Thông qua việc kiểm soát chính xác sự kết tinh muối chỉ xảy ra ở phía cạnh ngoài của bộ đĩa bay hơi, thiết kế mới lạ này cũng có thể thu thập muối trong quá trình xử lý.
Tính khả thi và độ bền của thiết kế đã được xác nhận bằng cách sử dụng nước biển từ Vịnh Lacepede ở Nam Úc. Công nghệ này là một giải pháp đầy hứa hẹn cung cấp nước tại các khu vực không có điện lưới.
Kết quả nghiên cứu của dự án đã được công bố trên Tạp chí quốc tế Năng lượng & Khoa học môi trường tháng 7 năm 2019.
Giáo sư Zhang cho biết "An ninh nguồn nước là thách thức lớn nhất mà thế giới phải đối mặt trong thế kỷ 21, đặc biệt là khi dân số tăng lên và các tác động của biến đổi khí hậu đang ngày càng rõ rệt.
Sử dụng năng lượng mặt trời để xử lý nước đã được coi là một trong những giải pháp bền vững nhằm giải quyết tình trạng khan hiếm nước sạch ở một số cộng đồng, mà không làm ảnh hưởng tới môi trường hoặc tiêu hao tài nguyên.
Mặc dù đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong phát triển vật liệu, quá trình bay hơi đã bị cản trở bởi nồng độ muối trên bề mặt, ảnh hưởng đến chất lượng nước sản xuất trong quá trình xử lý. Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một bộ đĩa bằng giấy lọc siêu ưa nước với một lớp ống nano carbon để hấp thụ ánh sáng. Bộ đĩa cấu thành ở bộ phận được làm bằng cotton, có đường kính 1mm, đóng vai trò là kênh vận chuyển nước, bơm nước muối vào đĩa bay hơi. Nước muối được dẫn lên bởi sợi bông từ dung dịch khối đến trung tâm của đĩa bay hơi. Giấy lọc thu được nước tinh khiết và đẩy lượng muối còn lại vào các cạnh của đĩa. Độ hấp thụ ánh sáng được đo đến 94 % trên toàn bộ phổ mặt trời. Đĩa bay hơi cũng thể hiện sự tăng nhiệt độ nhanh khi tiếp xúc với ánh sáng ở cả trạng thái khô và ướt, tăng từ 25 độ C đến 50 độ C và 17,5 độ C đến 30 độ C tương ứng trong vòng một phút.
Công nghệ này cũng có tiềm năng lớn đối với các lĩnh vực khác, chẳng hạn như xử lý nước thải công nghiệp, bùn thải và trong quản lý chất thải khai thác và thu hồi tài nguyên. Các nghiên cứu trong tương lai theo hướng này sẽ tìm cách mở rộng công nghệ cho các ứng dụng trong các ngành công nghiệp.
Giáo sư Zhang cho biết: "Kết quả nghiên cứu của chúng tôi đã tiến thêm một bước đối với ứng dụng thực tế của công nghệ tạo hơi nước mặt trời, chứng tỏ tiềm năng lớn trong việc khử mặn nước biển, thu hồi tài nguyên từ nước thải và hướng tới không xả ra nước thải (khi nước thải được xử lý triệt để làm sạch hoàn toàn)".
Tác giả bài viết: Lê Oanh (DWRM dịch)
Nguồn tin: www.sciencedaily.com