Sản xuất nước từ không khí

Sản xuất bền vững

11/09/2019

Trong một thời gian dài, các nhà khoa học và công nghệ đã nghiên cứu các vật liệu hấp thụ nước từ không khí. Thông thường, những trang thiết bị sản xuất nước này yêu cầu vật liệu với kích thước hoặc số lượng lớn để tạo ra lượng nước đủ để sử dụng. Thiết bị tương tự thường có hiệu quả trong các khu vực có độ ẩm cao.

Gần đây, các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học California, Berkeley phát minh một hệ thống sản xuất nước từ không khí di động, hoạt động theo nguyên tắc tương tự như các thiết bị hấp phụ hơi nước cũ, nhưng với chi phí thấp hơn, không cần nhiều không gian và độ ẩm cao.

Bí mật thiết kế của các nhà nghiên cứu nằm trong quá trình hấp phụ hơi nước và giải hấp. Đây là một chuỗi các quá trình, trong đó một miếng vật chất rắn nhỏ giữ hơi nước hoặc chất lỏng trên bề mặt và sau đó giải phóng chất lỏng thu được.

Sơ đồ thiết bị hấp phụ nước từ không khí. Ảnh UC Berkeley

Thông thường, các vật liệu rắn này xốp, có được diện tích bề mặt lớn để giữ không khí hoặc các hạt hơi nước đọng lại.

Các nhà khoa học báo cáo chi tiết kết quả nghiên cứu trong Trung tâm Khoa học ACS. Theo bản báo cáo, công nghệ này là một thiết bị có kích thước bằng lò vi sóng được trang bị quạt sẽ hút không khí qua một hộp hấp phụ nước chứa MOF. MOF là khung hữu cơ kim loại, có độ xốp cao cũng như các chất hấp phụ khác. MOF sẽ hấp phụ nước từ không khí, sau đó MOF được làm nóng để giải hấp, hơi chất lỏng bay ra được đưa đến thiết bị ngưng tụ.

Hộp hấp thụ MOF nhỏ gọn có kích thước 10 inch vuông (25,4 cm2) và dày 5 inch (12, 7cm). Có hai bộ hệ thống kênh kết nối với hộp hấp phụ MOF, một bộ được sử dụng để đưa không khí có hơi nước vào hộp chất hấp phụ, bộ kia sẽ chuyển hơi nước vào bình ngưng.

Các nhà nghiên cứu tuyên bố, với 1kg chất hấp phụ có thể sản xuất 1,3 lít nước mỗi ngày. Nhưng sau khi thử nghiệm thiết bị liên tiếp trong ba ngày trên sa mạc Mojave ở California, 1kg chất hấp phụ chỉ cho 0,7 lít nước mỗi ngày. Mặc dù mức nước thu được là 50% theo lý thuyết, nhưng cũng đã là một kết quả đáng kể.

Giáo sư hóa học của trường Đại học California (UC) Berkeley, ông Omar Yaghi, trưởng nhóm nghiên cứu phân tích, để ngưng tụ nước từ không khí ở độ ẩm thấp - độ ẩm tương đối dưới 40% - cần làm lạnh không khí xuống dưới mức đóng băng, đến 0 độ C, công nghệ này không thực tế. Với thiết bị mới có thể thu được nước ở độ ẩm rất thấp mà không cần làm lạnh, không có vật liệu nào ngoài MOF có thể làm điều đó. Công nghệ này cũng không giống như máy hút ẩm, hoạt động ở độ ẩm tương đối cao. Đây là công nghệ hấp phụ nước.

Mặc dù thiết bị sản xuất nước khá đơn giản, nhưng tính di động, gọn nhẹ và khả năng sản xuất nước ngay cả ở nơi độ ẩm dưới 40% đã khiến thiết bị có tính ứng dụng rất cao, rất cần thiết cho vùng sâu, vùng xa, hải đảo, vùng khô hạn và những nơi không có sẵn nguồn nước ngầm do có thể cung cấp nước uống thường xuyên trong những tình huống khó khăn phức tạp. Thiết bị dễ sản xuất, nâng cấp cải tiến và nhanh chóng đưa vào ứng dụng trong thực tế đời sống.