Thiết bị bốc hơi bằng năng lượng mặt trời

Đồ họa tóm tắt. Nguồn: Chemical Engineering Journal (2022). DOI: 10.1016/j.cej.2022.134793.

Một nhóm các nhà nghiên cứu của Đại học Nam Úc đã tiên phong trong một kỹ thuật xử lý đất nhanh, đơn giản, an toàn và tiết kiệm chi phí hơn đáng kể so với các phương pháp hiện thời. Một báo cáo gần đây của Tổ chức Nông nghiệp và Lương thực của Liên Hợp Quốc xác định ô nhiễm đất là mối đe dọa lớn đối với việc sản xuất lương thực đủ và an toàn trên toàn cầu, đồng thời lưu ý rằng việc loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi đất hiện là "một công việc phức tạp về mặt kỹ thuật và tốn kém, với chi phí dao động từ hàng chục nghìn đến hàng trăm triệu USD mỗi năm”.

Nhóm nghiên cứu ở UniSA gồm phó giáo sư Haolan Xu và tiến sỹ Gary Owens đã phát triển một kỹ thuật xử lý mới sử dụng hiện tượng bốc hơi bề mặt bằng năng lượng mặt trời rất hiệu quả để bốc hơi nước từ đất thông qua một bộ lọc giống như bọt biển để giữ các chất gây ô nhiễm, mô phỏng quá trình thoát hơi nước xảy ra trong thực vật tự nhiên, nhưng với tốc độ rất nhanh.

Tiến sỹ Owens cho rằng: “Thực vật lấy các thành phần khoáng chất từ đất một cách tự nhiên khi chúng hút nước từ rễ vào thân, lá và hoa, nơi các thành phần khoáng chất đó bị giữ lại”.

“Điều này có nghĩa là thực vật có thể được sử dụng để tách chiết chất gây ô nhiễm từ đất, nhưng quá trình này diễn ra rất chậm, thường kéo dài nhiều mùa sinh trưởng, đặc biệt là trong các tình huống bị ô nhiễm nặng, khi độc tính của đất khiến cây trồng phải đấu tranh để sinh tồn phát triển và thường chết. Chúng tôi đã tạo ra một hệ thống bắt chước quá trình này - một dạng thiết bị mô phỏng sinh học thực vật - nhưng hệ thống như vậy với tốc độ nhanh hơn nhiều và không có bất kỳ vấn đề nào do độc tính gây ra”.

Theo nhận định của Xu: Trên toàn thế giới, có hơn 10 triệu địa điểm đất bị ô nhiễm, với hơn một nửa bị ô nhiễm bởi các kim loại nặng như cadmium và chì hoặc á kim như asen. Hệ thống mới có thể loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong ít nhất hai tuần bằng hiện tượng bốc hơi bề mặt bằng năng lượng mặt trời siêu hiệu quả để nhanh chóng hút nước và chất gây ô nhiễm từ đất vào cơ thể thực vật.

“Chúng tôi đang đạt được tốc độ bay hơi hàng đầu thế giới với công nghệ này ở nhiều lĩnh vực khác và theo như chúng tôi biết, đây là lần đầu tiên phương pháp này được áp dụng để xử lý đất. Đây là một sự thích ứng rất thú vị của kỹ thuật bay hơi năng lượng mặt trời, với tiềm năng to lớn để giải quyết vấn đề toàn cầu đang gia tăng”.

Cả thiết bị bay hơi và bộ phận thu giữ chất gây ô nhiễm đều được làm từ các vật liệu rẻ tiền, sẵn có với tuổi thọ hoạt động cực kỳ dài và hệ thống yêu cầu rất ít bảo trì, với chi phí thiết lập và vận hành tối thiểu.

Theo Xu: “Lắp đặt hệ thống này dễ như đóng cọc xuống đất vậy và không giống như một số kỹ thuật làm sạch đất hiện có, nó không ảnh hưởng hoặc phá hủy thành phần của đất. Ngoài ra, nước được thêm vào đất có thể được thu giữ từ thiết bị bay hơi và tái chế, có nghĩa là thiết bị này có thể hoạt động như một hệ thống khép kín, hầu như không có chi phí vận hành. Kỹ thuật xử lý hiện đã được thử nghiệm thành công trên nhiều loại kim loại nặng bao gồm chì, crom, cadmium và kẽm và nhóm nghiên cứu tin rằng nó cũng sẽ chứng minh một phương pháp khả thi để loại bỏ các chất gây ô nhiễm đất chính khác”.

Owens cho biết thêm: “Giá trị của kỹ thuật này là một quy trình tương đối đơn giản để loại bỏ các chất gây ô nhiễm bị giữ lại khỏi thiết bị mô phỏng sinh học thực vật. Điều này có nghĩa là những vật liệu đó có thể được thu giữ lại để tái sử dụng và vật liệu hấp phụ, có điểm bão hòa rất cao, có thể được tái sử dụng nhiều lần. Vì phương pháp rất đơn giản và dễ thích nghi nên đây thực sự có thể là một công cụ thay đổi hoàn toàn quá trình - một sự thay đổi mô hình - đối với việc xử lý đất. Và điều đó có thể có tác động lớn đến hàng triệu người trên thế giới”.

Đỗ Thị Thanh Trúc theo Phys.org