Thế giới vừa xuất hiện thứ công nghệ tạo ra nước uống từ nguyên tử
Một nhóm nhà khoa học quốc tế đã phát triển thành công vật liệu nano siêu nhẹ có khả năng tạo ra nước uống sạch từ hơi nước trong không khí.
Giải pháp tạo nước uống từ không khí giữa khủng hoảng toàn cầu
Trong bối cảnh hơn 2,2 tỷ người trên thế giới đang thiếu nước uống sạch, một nghiên cứu khoa học mới được công bố đã mở ra hy vọng về việc tạo ra nước sạch từ nguồn tài nguyên tưởng chừng như vô hình: không khí. Công trình do nhóm nhà khoa học quốc tế thực hiện, dẫn đầu bởi Đại học New South Wales (UNSW) của Australia, đã phát triển thành công một loại vật liệu nano có khả năng hấp thụ hơi nước từ không khí và chuyển hóa thành nước uống.
Nghiên cứu sử dụng oxit graphene – một vật liệu quen thuộc trong lĩnh vực vật liệu tiên tiến – kết hợp với ion canxi (Ca²⁺) để tạo ra một loại vật liệu hấp phụ siêu mạnh. Điều đặc biệt là khi kết hợp, hiệu ứng hấp thụ nước vượt trội hơn cả tổng khả năng hấp thụ của từng thành phần riêng lẻ. Sự phối hợp của graphene và canxi làm tăng đáng kể liên kết hydro với nước, từ đó giúp vật liệu giữ được lượng nước nhiều hơn gấp ba lần trọng lượng của chính nó.
Vật liệu nhẹ như lông vũ, giải phóng nước chỉ bằng nhiệt độ thấp
Không chỉ dừng lại ở khả năng hấp thụ nước cao, nhóm nghiên cứu còn thiết kế vật liệu ở dạng aerogel – một trong những vật liệu rắn nhẹ nhất từng được biết đến. Aerogel có cấu trúc xốp với diện tích bề mặt cực lớn, giúp tăng tốc độ thu nước so với graphene thông thường. Đặc tính như bọt biển còn giúp vật liệu dễ dàng giải phóng nước khi được đun nóng ở khoảng 50°C, mà không cần điện hay thiết bị phức tạp.
Theo Giáo sư Daria Andreeva, một trong những tác giả của nghiên cứu, vật liệu này hoạt động gần như không cần điện năng, chỉ cần nguồn nhiệt nhẹ để tách nước ra khỏi cấu trúc khí gel. Điều này đặc biệt có ý nghĩa với các vùng sâu vùng xa, nơi hạ tầng điện và nước còn thiếu thốn.
Ngoài ra, thiết kế siêu nhẹ giúp thiết bị dễ dàng vận chuyển, lắp đặt ở nhiều điều kiện môi trường khác nhau. Phó Giáo sư Rakesh Joshi nhấn mạnh: “Chỉ cần có đủ độ ẩm trong không khí, công nghệ này có thể hoạt động hiệu quả”.
Hợp tác toàn cầu và vai trò của siêu máy tính trong phát triển công nghệ
Nghiên cứu là kết quả của sự hợp tác giữa các nhà khoa học đến từ Australia, Singapore, Nhật Bản, Trung Quốc và Ấn Độ. Bên cạnh thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, nhóm nghiên cứu còn sử dụng siêu máy tính của Cơ sở hạ tầng tính toán quốc gia Australia (NCI) để mô phỏng các tương tác ở cấp độ phân tử.
Những mô hình này đã giúp giải thích cách thức liên kết hydro giữa nước, graphene và canxi hoạt động hiệp đồng, từ đó tối ưu hóa khả năng hấp thụ nước. Giáo sư Amir Karton, chuyên gia tính toán phân tử tại Đại học New England, cho biết: “Chúng tôi giờ đã có thể thiết kế các hệ thống hiệu quả hơn nữa để thu nước từ khí quyển, mở ra hướng đi bền vững cho các khu vực thiếu nước trên toàn cầu”.
Giáo sư Kostya Novoselov – người từng giành giải Nobel và là thành viên nhóm nghiên cứu nhận định: “Đây là minh chứng cho thấy hợp tác khoa học toàn cầu có thể tạo ra giải pháp thực tế cho những vấn đề cấp bách như nước uống sạch”.
Mặc dù lượng hơi nước trong khí quyển chỉ chiếm một phần nhỏ so với tổng lượng nước trên Trái Đất, nhưng với khoảng 13 triệu gigalit nước lơ lửng trong không khí, đây vẫn là một nguồn tài nguyên ngọt đáng khai thác. Công nghệ mới này không chỉ giúp tiếp cận nguồn nước sạch trong điều kiện khan hiếm mà còn hướng tới các giải pháp ứng phó với biến đổi khí hậu và an ninh nguồn nước trong tương lai.