Ánh sáng mặt trời và phép màu nước ngọt

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Ulsan (UNIST), Hàn Quốc vừa công bố một phát minh đột phá trong lĩnh vực sản xuất nước ngọt từ nước biển chỉ dùng ánh sáng mặt trời mà không cần nguồn điện bên ngoài. Công nghệ mới này hứa hẹn mang lại giải pháp bền vững cho các vùng thiếu nước trên thế giới, đồng thời khắc phục những hạn chế lâu nay như việc muối tích tụ làm giảm hiệu suất hoạt động theo thời gian.

Dẫn đầu dự án này là Giáo sư Ji-Hyun Jang từ Khoa Kỹ thuật Hóa học và Năng lượng của UNIST. Thiết bị mới được thiết kế với hình dạng chữ L ngược, làm bằng giấy có tính hút nước tương tự giấy quỳ, giúp nước biển được mao dẫn lên phần đỉnh. Tại đó, một vật liệu quang nhiệt đặc biệt được phủ lên bề mặt giúp nước bay hơi ngay dưới ánh mặt trời. Vật liệu quang nhiệt đặc biệt này là một loại bán dẫn perovskite có hiệu suất nhiệt cao, cho phép tốc độ bay hơi gấp 8 - 10 lần so với các phương pháp thông thường.

Không chỉ vậy, điểm nổi bật của công nghệ còn nằm ở cơ chế tự đẩy muối. Nhờ vào thiết kế hình dạng chữ L ngược, các ion muối được hướng về các cạnh của thiết bị, nơi chúng kết tinh lại thành tinh thể rắn. Nhờ vậy bề mặt quang nhiệt luôn được giữ sạch, hiệu suất bay hơi được duy trì ổn định. Trong các thử nghiệm, thiết bị có thể đạt tốc độ bay hơi lên đến 3,4 kg mỗi mét vuông mỗi giờ - tương đương khoảng 3,4 lít - vượt xa mức 0,3 - 0,4 kg/m²/h thường thấy dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên. Các thử nghiệm tính bền vững trong dung dịch muối có độ mặn lên tới 20% cho thấy thiết bị vẫn hoạt động ổn định trong ít nhất hai tuần, một kết quả vượt mức độ mặn của nước biển bình thường.

Tiến sĩ Saurav Chaule, tác giả chính của nghiên cứu cho biết thiết kế chữ L ngược không chỉ giúp tăng hiệu suất sản xuất nước ngọt mà còn mở ra khả năng thu hồi muối một cách thân thiện với môi trường. Người dẫn dắt nhóm nghiên cứu, Giáo sư Jang cho biết sự kết hợp giữa thiết kế cấu trúc sáng tạo và vật liệu quang nhiệt perovskite đã tạo ra một thiết bị vừa hiệu quả về chi phí, vừa không cần điện để vận hành, với công suất lên tới 3,4 kg nước ngọt mỗi mét vuông trong một giờ. Công nghệ này được xem là bước đột phá có tiềm năng triển khai quy mô nhằm ứng phó với cuộc khủng hoảng thiếu nước trên toàn cầu.