Nước biển vốn là hỗn hợp của nhiều loại khoáng chất hữu ích nhưng ít được tận dụng vì việc phân tách chúng rất khó khăn. Giờ đây các nhà khoa học đến từ Australia và Hoa Kỳ vừa phát triển thành công một kỹ thuật khử muối tiên tiến không chỉ giúp sản xuất được nước uống từ biển khơi mà còn thu được các ion lithium dùng cho công nghiệp pin.

Điểm then chốt trong quá trình này việc ứng dụng Màng kim loại-sinh học (MOF), một loại vật liệu tổng hợp mới có cấu tạo khung cho diện tích tiếp xúc bề mặt bên trong lớn nhất hiện nay, vượt xa bất kỳ loại vật liệu nào từng được chế tạo. Khi được giàn đều ra, một gam MOF trên lý thuyết có thể bao phủ được cả 1 sân bóng đá. Và nhờ có kết cấu khung phức tạp mà MOF có khả năng bắt giữ và nhả lại một số phân tử trong quá trình lọc. Các nghiên cứu gần đây cho thấy nó hoàn toàn phù hợp để lọc được các phân tử carbon, ứng dụng trong các cảm biến hóa học độ chính xác cao hoặc các màng lọc nước uống cho con người.

Hiện tại, màng lọc thẩm thấu ngược là loại phổ biến nhất thường thấy trong máy lọc nước. Chúng hoạt động theo nguyên tắc khá đơn giản: kích thước các lỗ trên màng lọc cho phép phân tử nước lọt qua nhưng giữ lại các phân tử chất khác. Nhược điểm duy nhất của kiểu lọc này là đòi hỏi nước phải được bơm áp lực cao qua màng.

Màng MOF, ngược lại, hoạt động theo nguyên tắc chọn lọc và hiệu quả hơn. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash, viện CSIRO và Đại học Texas vừa đưa ra một thiết kế màng lọc lấy cảm hứng từ việc “lựa chọn ion” của các màng tế bào sinh học, cho phép vật liệu MOF có thể khử một số ion cụ thể trong nước khi chảy qua. Nhưng điều tuyệt vời hơn là màng lọc này không cần bơm áp lực, do đó tiết kiệm năng lượng vận hành đáng kể.

Không chỉ vậy, màng MOF còn giúp giữ lại các ion lithium, vốn rất thịnh hành trong công nghiệp pin dành cho các thiết bị hiện đại, từ smartphone đến xe điện đời mới. Trong khi đó, ion lithium rất dồi dào trong nước biển, do đó kỹ thuật này cực kỳ có giá trị cho ngành khai khoáng bởi nhu cầu của ion lithium trên thế giới là vô cùng lớn.

Kỹ thuật lọc này cũng sẵn sàng để ứng dụng trong việc lọc nước thải công nghiệp như trong các quá trình fracking (bơm nước áp lực cao vào khai thác tài nguyên dưới lòng đất).

“Nước sinh ra từ các mỏ dầu đá phiến ở Texas rất giàu ion Lithium. Chúng tôi muốn tận dụng cơ hội từ các kỹ thuật vật liệu tiên tiến khác nhau hiện có để biến dòng nước thải này thành tài nguyên tái chế”, theo Benny Freeman, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết.

Nghiên cứu được đăng tải trên chuyên trang Science Advances.

Theo New Atlas

BÌNH LUẬN

Please enter your comment!
Please enter your name here