Nhiều cộng đồng ven biển đang phụ thuộc vào khử mặn để có nước uống, nhưng các phương pháp như thẩm thấu ngược và chưng cất nhiệt tiêu thụ nhiều năng lượng, cần xử lý hóa học và tạo ra nước thải mặn cô đặc. Việc xả nước thải này làm tăng nồng độ muối và giảm oxy, gây hại cho hệ sinh thái biển.
Các nhà nghiên cứu tại University of Rochester phát triển một hệ chạy bằng năng lượng mặt trời dùng tấm kim loại đen được khắc bằng laser femtô giây. Bề mặt này hấp thụ mạnh ánh sáng và có tính siêu thấm hút. Phần hoạt động của tấm kéo một lớp nước mỏng, hấp thụ năng lượng mặt trời và chưng cất nước, đồng thời vận chuyển muối sang vùng thụ động không được xử lý. Thiết kế ngăn muối làm tắc vùng hoạt động và cho phép tấm tiếp tục chạy mà không cần phụ gia hóa học.
Nhóm còn tạo các rãnh nhỏ để khoáng chất rơi ra thay vì tạo lớp vỏ bịt kín, và tận dụng hiệu ứng vành cà phê để đẩy muối về vùng thụ động. Thử nghiệm với mẫu nước từ Thái Bình Dương, Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương cho kết quả nước ngọt và muối dư được chuyển thành muối rắn; phương pháp này chuyển gần như 100% muối thành dạng rắn, có thể thu thập để làm muối ăn và cung cấp khoáng chất.
Trong công trình liên quan, các nhà nghiên cứu nhúng hạt nano hydrogen titanate vào rãnh tấm để tách liti khỏi các muối khác. Dùng mẫu từ Great Salt Lake, họ thu được khoảng 50% liti từ muối còn lại sau khử mặn. Kết quả được công bố trên Light: Science & Applications và Journal of Materials Chemistry A. Chunlei Guo và các đồng nghiệp cho biết công nghệ đã được chứng minh trên các thiết bị minh họa nhỏ và có thể mở rộng. Nghiên cứu được hỗ trợ bởi National Science Foundation, Bill & Melinda Gates Foundation và Worldwide Universities Network.
Từ khó
- khử mặn — loại muối và khoáng khỏi nước biển
- thẩm thấu ngược — phương pháp loại muối khỏi nước bằng áp lực
- chưng cất — tách nước bằng bay hơi rồi ngưng tụ
- siêu thấm hút — khả năng hấp thụ nước rất mạnh
- hiệu ứng vành cà phê — hiện tượng đẩy hạt về mép khi bay hơi
- liti — nguyên tố kim loại nhẹ dùng trong pin
Mẹo: di chuột, dùng phím Tab hoặc chạm vào các từ được tô sáng trong bài để xem định nghĩa nhanh ngay khi bạn đọc hoặc nghe.
Câu hỏi thảo luận
- Việc chuyển muối dư thành muối rắn để thu thập có thể mang lại lợi ích và rủi ro gì cho cộng đồng ven biển?
- Bạn nghĩ những khó khăn chính khi mở rộng công nghệ từ thiết bị minh họa nhỏ sang quy mô lớn là gì?
- Công nghệ tách liti từ muối còn lại có thể ảnh hưởng thế nào tới khai thác liti và môi trường khai thác?
