Giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm nước lấy cảm hứng từ vẹm biển

Mỗi năm, ngành dệt may trên khắp thế giới sử dụng 1,3 nghìn tỷ gallon nước để nhuộm màu quần áo – đủ để lấp đầy 2 triệu bể bơi tiêu chuẩn Olympic. Đặc biệt, hầu hết lượng nước này đều chứa đầy hóa chất độc hại hay thuốc nhuộm và chảy ra sông suối chưa hề qua xử lý. Đó là lý do tại sao các nhà nghiên cứu tại Đại học Khalifa ở Abu Dhabi, Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất (UAE) đã tạo ra một vật liệu nano mới có thể làm sạch các loại thuốc nhuộm tạo màu vải và các chất ô nhiễm khác khỏi nước thải công nghiệp ngày càng nhiều hiện nay.

Ông Enas Nashef, Trưởng nhóm dự án và là Giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học Khalifa cho biết vật liệu này bao gồm các hạt nhỏ giống như cát, chỉ có thể nhìn thấy bằng mắt thường giúp thu thập các chất ô nhiễm trên bề mặt. Đây là loại vật liệu nano - một loại polyme giống như "keo" mà vẹm xanh thường tiết ra loại chất này để dính vào đá, kết hợp với một dung môi. Chuyên gia Enas Nashef cho biết việc tìm kiếm dung môi phù hợp là một thách thức vì hầu hết các dung môi đều độc hại, nhưng nhóm nghiên cứu đã xác định được loại dung môi vừa hiệu quả vừa thân thiện với môi trường trong nghiên cứu.

"Nếu thứ bạn sử dụng sẽ làm ô nhiễm nguồn nước thì sẽ không có ích lợi gì nữa", ông nói.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm vật liệu nano trên thuốc nhuộm màu đỏ cam có tên là Alizarin Red S và đã công bố phát hiện vào đầu năm nay.

"Cho đến nay, loại vật liệu này được đánh giá là không có tác dụng độc hại nào đồng thời cho biết thêm vật liệu polyme có thể được sử dụng để làm sạch khỏi các chất ô nhiễm và sau đó được tái sử dụng lại. Chúng tôi đang xem xét hiệu quả và môi trường cùng một lúc", ông Nashef nhấn mạnh.

Khủng hoảng nước toàn cầu

Theo hãng CNN, mặc dù ngành dệt may là một trong những ngành đóng góp lớn nhất vào nước thải công nghiệp nhưng không phải chỉ riêng ngành này mà các ngành khác như sản xuất, khai thác mỏ, hóa dầu, dược phẩm và nông nghiệp đều góp phần gây ra vấn đề. Tổ chức Liên Hợp Quốc ước tính rằng trên toàn cầu, gần 95 nghìn tỷ gallon nước thải thải ra hàng năm – gần tương đương với 41 năm nước uống sinh hoạt cho dân số loài người. Báo cáo mang tính bước ngoặt do Ủy ban Toàn cầu về Kinh tế Nước (GCEW) công bố vào tháng trước cho thấy chỉ 20% lượng nước thải hiện được xử lý trong khi lượng nước thải được tái chế ít hơn rất nhiều, góp phần gây ra tình trạng thiếu nước sạch sinh hoạt trên toàn cầu. Báo cáo cũng dự đoán nhu cầu về nước ngọt sẽ vượt xa nguồn cung 40% vào năm 2030.

Ngành dệt may chiếm tới 20% lượng nước thải công nghiệp trên toàn cầu – một trong những lý do mà ông Nashef và nhóm của ông quyết định tập trung giải quyết tình trạng ô nhiễm nguồn nước bắt nguồn từ thuốc nhuộm. Loại thuốc nhuộm được kể đến là "thuốc nhuộm anion" vì cho đến hiện nay, không có nhiều phương pháp hiệu quả để loại bỏ các loại thuốc nhuộm này khỏi nước. Ông Nashef hy vọng biện pháp đưa ra có thể giải quyết vấn đề nước thải bẩn của ngành công nghiệp.

"Ngay bây giờ, chúng tôi có thể xử lý các loại thuốc nhuộm (khác), nhưng với thuốc nhuộm anion lại đang gặp vấn đề. Vì vậy sẽ cần (vật liệu nano này) để xử lý", ông Nashef nhấn mạnh.

Loại bỏ các chất ô nhiễm khác

Giờ đây, loại vật liệu nano lấy cảm hứng từ hình dạng của con vẹm đã cho thấy những kết quả đầy hứa hẹn trong phòng thí nghiệm. Hiện tại chuyên gia Nashef đang tìm kiếm các đối tác công nghiệp để thử nghiệm loại vật liệu này trên thực địa. Ông cũng hy vọng có thể nghĩ ra các giải pháp làm sạch khác cho những loại chất ô nhiễm khác, ngoài loại nước cho thuốc nhuộm vải. Nhóm của ông Nashef cũng đang phát triển một vật liệu nano khác - mà theo ông có thể loại bỏ virus khỏi nước thải ở các bệnh viện – một cải tiến có thể giúp quản lý sự lây lan của các đại dịch trong tương lai.

Những vật liệu polyme làm sạch nước này cũng có thể giúp quá trình khử muối bền vững hơn – một yếu tố quan trọng ở Trung Đông, nơi khan hiếm nguồn nước ngọt. Các nhà máy khử muối tiêu tốn rất nhiều năng lượng để loại bỏ muối khỏi nước. Ông Nashef cho rằng việc sử dụng vật liệu nano để xử lý nước ô nhiễm có thể cắt giảm năng lượng cần thiết để làm sạch nước.

"Nếu chúng ta có thể nhắm mục tiêu đó thì sẽ giảm tải cho các nhà máy khử muối," ông Nashef nhấn mạnh.

Cuối cùng, chuyên gia Nashef hy vọng nhiệm vụ lần này trong phòng thí nghiệm sẽ có tác động tích cực đối với nguồn cung cấp nước và thực sự có ý nghĩa cho thế hệ tiếp theo./.