Hãy tưởng tượng, giữa một sa mạc cằn cỗi, có một chiếc hộp nhỏ có thể tạo ra nước uống sạch từ không khí. Nghe có vẻ như một cảnh trong phim khoa học viễn tưởng, phải không? Nhưng giờ đây nó đã trở thành hiện thực. Hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về một số công nghệ mới tuyệt vời nhất có thể giải quyết cuộc khủng hoảng nước nghiêm trọng trên thế giới.
Theo Liên Hợp Quốc, hơn hai tỷ người trên thế giới không được tiếp cận với nước uống an toàn . Một số khu vực vốn dĩ đã khan hiếm nước. Và hạn hán do biến đổi khí hậu gây ra đã làm trầm trọng thêm vấn đề này. Đối với một số người, nước họ có lại bẩn, chứa đầy vi trùng và hóa chất độc hại . Đối với một số người khác, cả hai điều đó cùng xảy ra. Vì vậy, các nhà khoa học đang tìm ra những cách thức mới, đầy bất ngờ để giải quyết vấn đề này.
Máy thu hoạch sa mạc: Một chiếc hộp tạo ra nước từ không khí trong sa mạc.
Không khí chúng ta hít thở chứa một lượng lớn hơi nước mà chúng ta không thể nhìn thấy. Đây là một trong những nguồn nước lớn nhất trên Trái đất.
Theo Omar M. Yaghi, giáo sư tại Đại học California, Berkeley, chỉ cần sử dụng một lượng hơi nước rất nhỏ trong khí quyển, chưa đến 0,001%, chúng ta có thể cung cấp 50 lít nước mỗi ngày cho mỗi người trên hành tinh.
Giáo sư Yagi và nhóm của ông đã tìm ra một phương pháp mới để khai thác nguồn nước khổng lồ, vô hình này. Họ đã kết hợp các phân tử đặc biệt để tạo ra một cấu trúc giống như khung đỡ. Chúng được gọi là khung kim loại hữu cơ (MOF) . Đây là những thứ đáng kinh ngạc. Một mảnh MOF, nhỏ như một khúc xương, có diện tích bề mặt lớn bằng hai sân bóng đá nếu bạn trải nó ra.
Họ đã tạo ra một chiếc hộp bằng nhựa Plexiglas chứa đầy vật liệu MOF này. Chiếc hộp này sẽ nóng lên khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Vật liệu MOF bên trong hộp sau đó sẽ hấp thụ ngay cả lượng hơi nước nhỏ nhất trong không khí của một sa mạc rất khô. Sau đó, hơi nước được hấp thụ sẽ chuyển thành chất lỏng và được thu thập thành nước sạch, có thể uống được. Như Giáo sư Yagi đã nói, “Không có vật liệu nào khác trên thế giới có thể hấp thụ nước từ không khí ở độ ẩm thấp như vậy và giải phóng nó trở lại, ngoại trừ MOF này.”
Một chiếc hộp năng lượng mặt trời được làm từ chỉ 200 gram vật liệu MOF này có thể thu thập hơn một gallon (gần 4,5 lít) nước mỗi ngày. Một mô hình chạy bằng điện có thể làm điều này liên tục suốt cả ngày.
Một "Máy dò độc tố sinh học não bộ" phát hiện độc tố trong nước.
Nước sạch thôi chưa đủ, nó còn cần phải an toàn. Nước có thể chứa các chất độc hại mà chúng ta không thể nhìn thấy hoặc nếm được. Ví dụ như asen , chì và các loại vi khuẩn nguy hiểm. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Northwestern đang cố gắng tìm ra một cách dễ dàng để phát hiện ra những chất này.
Họ đã nhờ đến sự trợ giúp của các vi sinh vật để thực hiện điều này. Những vi sinh vật này có khả năng tuyệt vời trong việc nhận biết và tự bảo vệ mình khỏi các chất độc hại trong nước. Cứ như thể chúng có một "bộ não phân tử di truyền" chuyên biệt cho mục đích đó vậy.
Cơ chế hoạt động như thế nào ?
Nói một cách đơn giản, các vi sinh vật này có một loại protein gọi là cảm biến sinh học trong cơ thể. Khi có chất độc hại trong nước, ví dụ như chì, cảm biến sinh học này sẽ bám vào các phân tử chì. Sau đó, một gen nhất định trong cơ thể vi sinh vật đó được kích hoạt, và chì sẽ được bơm ra khỏi cơ thể.
Các nhà nghiên cứu đã lấy những cảm biến sinh học này và chỉnh sửa nhẹ cấu trúc DNA của chúng. Bằng cách chỉnh sửa, họ đã kích hoạt một gen phát ra ánh sáng (phát quang) thay vì gen phát ra chất độc khi tiếp xúc với chất độc như chì.
Vậy điều xảy ra là, khi bạn thêm các protein biến đổi DNA này vào một mẫu nước, nếu trong nước có chất độc, nó sẽ bắt đầu phát sáng. Lượng chất độc trong nước càng tăng, độ phát sáng càng mạnh. Thật kỳ diệu!
Tóm tắt các công nghệ hiện đại
Một số công nghệ hiện đại nổi lên như những giải pháp cho cuộc khủng hoảng nước toàn cầu được tóm tắt trong bảng dưới đây.
| Công nghệ | Cách thức hoạt động | Lợi ích chính |
|---|---|---|
| Máy gặt sa mạc | Sử dụng khung kim loại-hữu cơ (MOF) để hấp thụ hơi nước ngay cả từ không khí rất khô và tạo ra nước tinh khiết. | Nước có thể được sản xuất ở bất cứ đâu, không cần điện hay cơ sở hạ tầng lớn. |
| Máy dò độc tố sinh học não | Các cảm biến sinh học từ vi sinh vật biến đổi gen phát sáng khi có mặt chất độc trong nước. | Giúp kiểm tra độ an toàn của nước một cách nhanh chóng và dễ dàng. |
| Máy phân phối clo chống lỗi | Không cần điện, máy tự động trộn lượng clo thích hợp vào nước bằng hiệu ứng Venturi. | Giảm thiểu sai sót của con người và khử trùng nước thường xuyên. |
| Liệu pháp sốc nước | Loại bỏ kim loại nặng như chì khỏi nước bằng phương pháp điện phân xung. | Chỉ có các kim loại nặng có hại mới có thể được loại bỏ mà không làm mất đi các khoáng chất thiết yếu trong nước. |
Một số giải pháp bất ngờ hơn
Máy khử trùng clo không cho phép bất kỳ sai sót nào.
Clo là một chất khử trùng mạnh có khả năng tiêu diệt vi trùng trong nước. Tuy nhiên, việc sử dụng đúng cách có thể khá phức tạp. Khi thêm viên clo, đôi khi bạn có thể cho quá nhiều hoặc quá ít. Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu tại Viện Môi trường Tufts đã phát triển một thiết bị đơn giản hoạt động mà không cần điện .
Thiết bị này gồm hai phần. Một hộp nhỏ được gắn vào cuối đường ống nước, và một bình chứa đầy clo lỏng. Khi nước chảy nhanh qua đường ống, một sự chênh lệch áp suất được tạo ra bên trong hộp nhỏ này. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Venturi . Nhờ sự chênh lệch áp suất này, lượng clo thích hợp sẽ tự động được lấy từ bình chứa clo và trộn vào nước. Bằng cách này, nước luôn sạch, không cần đến sự can thiệp của con người.
Một phương pháp loại bỏ chì bằng cách "sốc điện" nước.
Do cuộc khủng hoảng sức khỏe nghiêm trọng gây ra bởi chì trong nguồn nước sinh hoạt của thành phố Flint, Mỹ, một nhóm các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển một phương pháp mới để loại bỏ kim loại nặng khỏi nước.
Họ đã sử dụng kỹ thuật gọi là "điện phân xung kích" . Kỹ thuật này sử dụng điện để tách các tạp chất trong nước. Chì là một chất rất khó loại bỏ khỏi nước vì nó có thể bám vào thành thiết bị bằng nhiều cách khác nhau. Nhưng kỹ thuật này có thể loại bỏ 95% lượng chì mà không loại bỏ các khoáng chất thiết yếu như natri khỏi nước. Điều này giúp làm sạch nước và giữ lại các khoáng chất mà cơ thể cần.
Tất cả những công nghệ này cho thấy sức mạnh của khoa học và sự đổi mới trong việc giải quyết một trong những thách thức lớn nhất mà nhân loại đang phải đối mặt, đó là khủng hoảng nước. Chúng sẽ góp phần rất lớn trong việc cứu người khỏi các bệnh do nước bẩn gây ra và xây dựng một tương lai khỏe mạnh. Do đó, nhiệm vụ của chúng ta là phải hiểu nước quý giá như thế nào và sử dụng nó một cách tiết kiệm.
Thông điệp cần ghi nhớ
- Một phần lớn dân số thế giới đang phải đối mặt với khó khăn nghiêm trọng do thiếu nước sạch. Đây là một cuộc khủng hoảng sức khỏe toàn cầu nghiêm trọng.
- Các nhà khoa học hiện đã khám phá ra những công nghệ mới đáng kinh ngạc, chẳng hạn như sản xuất nước từ không khí, dễ dàng phát hiện chất độc trong nước và lọc nước mà không cần điện.
- Ví dụ về điều này bao gồm các công nghệ như khung kim loại hữu cơ (MOF), cảm biến sinh học và điện phân xung kích.
- Những phát hiện mới này mang lại hy vọng lớn lao trong việc bảo vệ sức khỏe của người dân trên toàn thế giới và ngăn ngừa các bệnh lây lan qua nguồn nước bẩn.
- Nếu bạn xuất hiện bất kỳ triệu chứng nào do uống nước bị ô nhiễm, hãy đến gặp bác sĩ ngay lập tức để được tư vấn.
Lọc nước, nước sạch, công nghệ nước, hạn hán, khan hiếm nước, khám phá khoa học, MOF
💬 Comments (0)
Chưa có bình luận nào được đăng. Thêm bình luận của bạn ở đây lần đầu tiên.
Thêm nhận xét của bạn