Hiện có hàng tỉ lít nước tồn đọng trong không khí, trong khi những người cần cung cấp nước lại không dễ tiếp cận với lượng nước này. Do đó, các kỹ sư tại UC Berkeley đã phát triển một thiết bị chạy bằng năng lượng mặt trời có thể hút nước uống ra khỏi không khí mỏng và đã thử nghiệm thành công tại sa mạc Arizona.
Mặc dù máy thu hoạch nước của UC Berkeley không phải là thiết bị đầu tiên nỗ lực trích xuất nước ra khỏi bầu khí quyển, nhưng nó có vẻ tiện lợi hơn các hệ thống như Warka Water và dường như sẽ phát triển hơn các thiết bị khác, chẳng hạn như những thiết bị lọt vào danh sách hiện tại của giải thưởng Water Abundance XPrize.
Các nguyên liệu chính của máy thu hoạch nước UC Berkeley là vật liệu khung hữu cơ – kim loại (viết tắt MOF). Những hợp chất tổng hợp này sở hữu ưu việt về diện tích bề mặt siêu cao. Một vật liệu khung cơ kim, ví dụ như kích thước của một viên đường về mặt lý thuyết có thể được bao phủ diện tích bề mặt của sáu sân bóng đá, điều này làm cho chúng trở nên tuyệt vời cho việc lưu trữ các phân tử từ không khí.
Trong trường hợp này, phân tử đó là nước, và để bẫy nó, nhóm nghiên cứu đã sử dụng MOF-801 dựa trên zirconium. Máy thu hoạch có một thảm rộng 0.19 m2 ở bên trong một cái hộp. Chiếc hộp này được đặt bên trong một khối nhựa trong suốt. Sử dụng quá trình ngưng tụ đơn giản, trong suốt 24 giờ thiết bị có thể hấp thụ nước từ không khí.
Đầu tiên, nắp hộp được để mở trong không khí qua đêm, khi độ ẩm cao hơn, các hạt MOF hút các phân tử nước từ không khí. Vào buổi sáng, nắp được thay thế và mặt trời làm nóng hộp giống như một nhà kính, kích hoạt các MOF giải phóng hơi nước bị mắc kẹt và ngưng tụ trên các thành hộp bên ngoài, chảy xuống đáy, và được thu thập tại đó. Các thử nghiệm thực địa được phát triển từ các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm từ đầu năm ngoái. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm một mẫu nhỏ hơn nhiều chỉ bằng 2g MOF với kết quả đầy khả quan. Để chạy thử nghiệm mới, các kỹ sư từ UC Berkeley đã thử nghiệm nguyên mẫu lớn hơn ở sa mạc Arizona, nơi độ ẩm dao động từ 40% vào ban đêm xuống chỉ còn 8% trong ngày. Sau khi sử dụng lên đến 1,2 kg (2,6 lb) MOF-801, họ nhận thấy thiết bị có thể sản xuất 100 ml nước/kg (1,5 oz mỗi lb) MOF. Nhưng nhóm nghiên cứu cho biết lượng nước hút được có thể tăng gấp đôi bằng cách sử dụng vật liệu khác. Các nhà nghiên cứu cũng đang thử nghiệm bằng cách sử dụng một MOF dựa trên nhôm, không chỉ rẻ hơn 150 lần so với zirconi mà còn có thể thu được gấp đôi nước. Các phiên bản tương lai của thiết bị có khả năng tạo ra hơn 400 ml nước mỗi ngày cho mỗi kg MOF. Mục đích cuối cùng là cho phép các khu vực xa có thể tự hút nước sạch từ không khí, mà không đòi hỏi bất kỳ nguồn năng lượng nào ngoài Mặt trời.
Ông Omar Yaghi, trưởng nhóm của nghiên cứu này cho biết: “Không có gì giống như thế này cả. Nó hoạt động ở nhiệt độ môi trường xung quanh với ánh sáng mặt trời xung quanh và không cần thêm năng lượng đầu vào, bạn có thể thu thập nước trong sa mạc. Hành trình từ phòng thí nghiệm đến sa mạc này cho phép chúng tôi thực sự biến nước từ một hiện tượng thú vị thành khoa học.” ■
—–
DỊCH: ĐÀO HIỀN – HOÀNG ANH
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Science Advances.
