Đột phá trong công nghệ chiết xuất nước từ không khí
Các nhà khoa học tại Đại học Kiel (Đức) vừa chế tạo thành công một loại vật liệu xốp giống như bọt biển có khả năng tự động chiết xuất nước uống trực tiếp từ không khí khô cằn. Phát minh mang tính đột phá này mở ra cơ hội cung cấp nguồn nước sạch quý giá cho các vùng đất khô hạn xung quanh Địa Trung Hải. Đồng thời, nghiên cứu mới cũng chứng minh loại vật liệu đặc biệt này hoàn toàn có thể sản xuất ở quy mô công nghiệp thay vì chỉ giới hạn trong phòng thí nghiệm.
Nguyên lý hoạt động của vật liệu CAU-10-H
Vật liệu này hoạt động dựa trên cấu trúc khung hữu cơ - kim loại (gọi tắt là MOF) với tên gọi cụ thể là CAU-10-H. Nhờ mạng lưới vi mô gồm các lỗ xốp liên kết chặt chẽ, vật liệu có thể bẫy hơi ẩm cực nhanh ngay cả khi độ ẩm không khí chỉ ở mức tối thiểu 18% ở nhiệt độ phòng. Sau khi hấp thụ, chỉ cần được làm nóng lên khoảng 70 độ C, vật liệu sẽ lập tức giải phóng toàn bộ lượng nước sạch đã tích trữ bên trong.
Hiệu suất vượt trội so với công nghệ hiện tại
Thử nghiệm thực tế cho thấy, cứ mỗi 1 kg vật liệu CAU-10-H có thể sản xuất tới 1,8 lít (khoảng 60,8 ounce) nước uống tinh khiết mỗi ngày trong điều kiện khô hạn. Để tối ưu hóa quy trình, các nhà nghiên cứu còn kết hợp MOF với cấu trúc carbon dẫn điện. Sự kết hợp này cho phép tận dụng năng lượng mặt trời hoặc điện để làm nóng nhanh hơn, giúp hoàn thành nhiều chu kỳ bẫy và giải phóng nước lặp đi lặp lại chỉ trong vòng vài tiếng đồng hồ.
Ứng dụng trong làm mát và tiết kiệm năng lượng
Không chỉ dừng lại ở việc tạo ra nước uống, vật liệu thế hệ mới này còn có khả năng cải thiện đáng kể hiệu suất của các hệ thống làm mát hiện nay. Khi đưa vào thử nghiệm, CAU-10-H mang lại hiệu quả làm mát cao gấp 3 lần so với hạt hút ẩm silica gel truyền thống. Nhóm nghiên cứu tin rằng các hệ thống điều hòa tương lai có thể tận dụng lượng nhiệt thải bỏ từ trung tâm dữ liệu hoặc lò bánh mì để vận hành hệ thống này.
Sản xuất quy mô lớn với chi phí thấp
Mới đây, đội ngũ nghiên cứu đã thành công trong việc nâng sản lượng sản xuất CAU-10-H lên khoảng 30 kg, gấp 60 lần so với các mẻ thử nghiệm nhỏ trước đó. Phân tích kinh tế cho thấy chi phí sản xuất vật liệu này hợp lý, chỉ dao động từ 12 đến 14 USD cho mỗi kg. Việc sản xuất thành công ở quy mô lớn với chi phí rẻ như vậy giúp đưa công nghệ biến không khí thành nước sạch tiến gần đến đời sống thực tế.
