Một báo cáo gần đây của Liên Hợp Quốc (UN) đã khiến nhiều người phải lo ngại về thực trạng thiếu hụt nước trên hành tinh của chúng ta. Cụ thể đến năm 2050, sẽ có tới 5 tỉ người trên thế giới không có đủ nước để sử dụng - do tác động của biến đổi khí hậu.
Giới khoa học và chính phủ các nước vì thế đã phải đưa ra rất nhiều phương án nhằm đối mặt với tình trạng này. Tuy nhiên, có lẽ phải đến khi các kỹ sư của MIT công bố phát minh này, nhiều người mới phần nào cảm thấy nhẹ nhõm.
Cụ thể, theo như báo cáo được công bố trên tạp chí Nature Communications, các chuyên gia từ MIT đã công bố một thiết bị cho phép thu nước từ trong không khí ở bất kỳ môi trường nào, kể cả các vùng sa mạc khô hạn nhất.
Ngay cả những vùng sa mạc khô hạn nhất
Đây thực chất không phải là công nghệ mới, vì ý tưởng này đã được khoa học nghiên cứu từ lâu. Tuy nhiên trong số các thế hệ phát minh được đưa ra, chưa có thiết bị nào có thể ứng dụng được trong thực tiễn cả.
Một trong những phương pháp phổ biến để thu nước từ không khí, đó là công nghệ "thu thập sương" - tức là trưng thu hơi nước từ trong sương mù. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi không khí phải có độ ẩm nhất định, trong khi đó là một điều xa xỉ ở trong các hoang mạc khô hạn.
Mô hình thu nước từ không khí vẫn đang được ứng dụng hiện nay, nhưng không thể hoạt động ở môi trường quá khô hạn được.
Một giải pháp khác là "đọng sương" - tức là dồn các phân tử nước vào một khoảng không, rồi biến chúng thành dạng lỏng. Tuy nhiên, phương án này có một nhược điểm, đó là cần một thiết bị làm lạnh và ngưng tụ nước, nghĩa là tương đối tốn năng lượng.
Có điều mọi chuyện đã thay đổi vào năm 2017, khi nhóm nghiên cứu từ MIT công bố thiết bị đọng sương cực kỳ hiệu quả về mặt năng lượng.
Thiết bị có thể thu khoảng 2,8l nước mỗi ngày. Nó vận hành với cơ chế thu hơi nước vào một vật liệu kim loại dạng xốp khi đêm xuống.
Còn lúc Mặt trời lên, nhiệt lượng sẽ làm ấm thiết bị, khiến hơi nước lại một lần nữa bốc hơi. Nhưng lần này, hơi nước sẽ đi theo đường dẫn vào một bể chứa, rồi được ngưng tụ và thu thập.
Thiết bị thu nước của MIT
Cỗ máy của MIT sử dụng một dạng vật liệu mang tên "khung kim loại hữu cơ" (MOF). Khác với các vật liệu trước kia là gel silica, MOF có thể hấp thụ được nhiều nước hơn, nhưng yêu cầu sự thay đổi về nhiệt lượng không quá nhiều.
Nó cũng chẳng cần thiết bị làm lạnh, mà chỉ cần nguồn năng lượng duy nhất là sự thay đổi nhiệt lượng từ Mặt trời. Điều này khiến cho thiết bị rất tiết kiệm năng lượng, và trở nên cực kỳ phù hợp với người dân sống tại khu vực khô hạn.
Nhưng vào năm 2017, dù nhận được rất nhiều lời khen ngợi của giới chuyên môn, nhưng MIT vẫn buộc phải thừa nhận rằng thiết bị mới chỉ là bản mẫu. Đồng thời, nó chưa chứng minh được khả năng hoạt động trong môi trường khô hạn như sa mạc.
Và nay, họ đã làm được khi chứng minh thiết bị có thể vận hành trong môi trường độ ẩm chỉ dưới 10%
Chính vì vậy, nghiên cứu mới được công bố năm 2018 đã thay đổi điều đó. Nhóm chuyên gia của MIT đã mang thiết bị đến Tempe (Arizona, Mỹ) để thử nghiệm.
Và họ đã thành công, khi thiết bị đã hoạt động bình thường ngay cả trong điều kiện khí hậu khô hạn của sa mạc, với độ ẩm trong không khí thậm chí dưới 10%.
Tuy nhiên, vẫn còn một số vấn đề cần giải quyết
Trong thử nghiệm trên nóc của ĐH Bang Arizona (Mỹ), thiết bị chỉ thu được khoảng 0,25l nước/ngày cho mỗi kilogram vật liệu MOF.
Đây là con số tương đối khiêm tốn, nếu so sánh với những gì họ đã làm được trong thí nghiệm tại Cambridge là 2,5l. Vấn đề là khí hậu ở Cambridge khi đó có độ ẩm lên tới 65%.
Thiết bị cũng chỉ hoạt động được một chu kỳ kéo dài 24h thôi. Nếu như muốn nó trở nên thực sự thành công, các chuyên gia cần phải gia tăng quy mô và cả giới hạn thời gian cho thiết bị nữa.
Nhưng dù sao, khi đã chứng minh được ý tưởng có thể hoạt động ở những nơi khô hạn nhất, rõ ràng đây là một tín hiệu cực tốt cho thấy khoa học đang dần xử lý được những tác động không thể tránh khỏi từ thiên nhiên.
Tham khảo: IFL Science