Sản xuất nước từ không khí

/in /by

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.

Theo Báo Khoa học đời sống

Sử dụng tinh bột mì làm túi nilon và nhựa sinh học

/in /by

Anh Nguyễn Châu Long – Công ty Cổ phần Thiên Kim An – đã bước sang một hướng sản xuất mới đó là sử dụng tinh bột để tạo ra các túi nilon và nhựa hữu cơ như chai nhựa, bao tay, ống hút….

Đang trong quá trình phát triển kinh doanh ổn định về thiết bị máy móc, được người quen giới thiệu qua làm nhựa hữu cơ, bước đầu anh còn bỡ ngỡ khi đây thực sự là thách thức bản thân nhưng dần dần anh càng nghiên cứu thì càng hứng thú, nếu thành công anh sẽ góp phần trong việc hạn chế rác thải thải ra bên ngoài.

Sử dụng nhựa hữu cơ giúp giảm đáng kể nhựa vô cơ và thân thiện với môi trường.

Tuy nhiên khó khăn còn lớn hơn khi anh bắt tay vào thực hiện, đó chính là nguyên liệu, theo hồ sơ anh thu thập được, muốn tạo ra nhựa hữu cơ phải có hạt BLA (tinh bột bắp), nguyên liệu này chỉ có ở Mỹ sản xuất được, đây là thành phần không thể thiếu trong quá trình tạo ra nhựa hữu cơ.

Anh bắt đầu tìm nguyên liệu sau đó phải khảo sát từng nhà máy để tìm ra máy phù hợp với loại hạt này, xong hai quá trình anh mất gần nửa năm để đưa máy và nguyên liệu về Việt Nam, bắt đầu chạy thử nghiệm, chi phí hạt BLA nhập từ Mỹ quá lớn nếu áp dụng giá của châu Âu thì người Việt rất khó hướng tới, sau thời gian nghiên cứu anh sự dụng tinh bột mì (sắn) hòa trộn với BLA cho ra hỗn hợp tinh bột hữu cơ, từ đó chi phí cho hạt BLA giảm đi đáng kể.

Anh Long chia sẻ “Việt Nam là quốc gia nông nghiệp nên mì (sắn) rất nhiều, dường như có quanh năm nên chúng tôi hướng đến loại tinh bột này, ngoài ra giá thành không quá cao, hòa trộn cùng với hạt BLA thêm một số phụ gia làm chất kết dính sẽ cho ra hỗn hợp hữu cơ rất tốt cho việc sản xuất nhựa hữu cơ”.

Tăng cường tuyên truyền để người dân hiểu hơn về nhựa hữu cơ.

Theo anh Long thì khi thành phẩm giá thành sẽ cao hơn từ 2,5 đến 3 lần so với nhựa thông thường, nên đầu ra cho sản phẩm chính là nổi lo tiếp theo của anh và công ty. Tuy nhiên, vì mục tiêu chung là cải thiện môi trường và hạn chế rác thải anh hi vọng người dân và chính quyền thay đổi cách nhìn về sản phẩm thân thiện với môi trường.

“Hiện tại bước đi đầu tiên của công ty chính là tạo ra các sản phẩm như túi ni lông hữu cơ, bao tay… xa hơn chính là chai nhựa, ống hút, ly… Các sản phẩm này nếu để trong môi trường tự nhiên thì chỉ cần 2 năm sẽ tự phân hủy còn ở môi trường chôn lắp thì thời gian phân hủy từ 12-18 tháng” Anh Long cho biết thêm.

Chỉ cần mất từ 12 tháng đến 24 tháng các nhựa hữu cơ sẽ tự phân hủy tạo thành CO2 và nước, không gây độc hại cho môi trường đất và nước.

So sánh giữa nhựa hóa học và nhựa hữu cơ có thể thấy hiệu quả mà nhựa hữu cơ mang lại, lấy túi ni lông làm ví dụ, nếu để túi ni lông vô cơ tự phân hủy thì cần khoảng 500 năm, thậm chí còn dài hơn, khi bị phân hủy sẽ tạo thành các hạt vi nhựa, chính các hạt vi nhựa này là thức ăn cho động vật và cá, sau đó chính con người ăn chính các loài động vật đó, nó cứ xoay vòng mãi dẫn đến tình trạng ung thư ở người ngày càng tăng lên.

Nhưng đối với túi ni lông hữu cơ thì khi phân hủy sẽ tạo thành CO2 và nước, giải phóng ra bên ngoài, cây sẽ hấp thụ CO2, rễ cây sẽ hấp thụ nước, không có ảnh hưởng gì cho đất và nguồn nước vì thành phần chủ yếu là tinh bột.

Hiện tại sản phẩm túi nilon hữu cơ đã được công ty đưa sang châu Âu kiểm tra chất lượng, nếu đúng hàm lượng hữu cơ có trong sản phẩm thì sẽ cấp phép đưa sản phẩm vào châu Âu (năm 2021 tất cả các nước châu Âu sẽ cấm đồ nhựa hóa học). Anh Long cũng mong muốn các cơ quan chính quyền phối hợp với doanh nghiệp chung tay vì một môi trường Việt Nam bền vững, không còn rác thải hóa học, không còn túi ni lông và nhựa dùng 1 lần.

Theo Khánh Ly/moitruong.com.vn/BVMT (11/9/2019)

97 quốc gia phê chuẩn lệnh cấm xuất khẩu rác thải nguy hiểm

/in /by

97 quốc gia thông qua Công ước Basel đã phê chuẩn lệnh cấm xuất khẩu rác thải nguy hiểm, dự kiến bắt đầu có hiệu lực từ ngày 5/12 tới.

Trong một thông cáo báo chí ngày 9/9, mạng lưới Basel Action Network (BAN), một mạng lưới phi chính phủ đấu tranh chống các hoạt động xuất khẩu rác thải nguy hiểm, cho biết lệnh cấm trên đã được đa số các nước tham gia Công ước Basel sửa đổi năm 1995 thông qua, theo đó cấm các nước thành viên Liên minh châu Âu (EU), các nước thành viên Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế (OECD) và Liechtenstein xuất khẩu rác thải sang các quốc gia khác.


Rác thải nhựa tràn ngập tại sông Citarum ở Bandung, Tây Java, Indonesia, ngày 26/6/2019. Ảnh: THX/ TTXVN

97 quốc gia thông qua Công ước Basel đã phê chuẩn lệnh cấm này. Theo dự kiến, lệnh cấm trên sẽ bắt đầu có hiệu lực từ ngày 5/12 tới.

Những quốc gia không phê chuẩn lệnh cấm này gồm Mỹ, Canada, Nhật Bản, Australia, New Zealand, Hàn Quốc, Nga, Ấn Độ, Brazil và Mexico.

Trước đó vài tháng, Liên hợp quốc cho biết gần như tất cả các nước trên thế giới đã nhất trí sửa đổi Công ước Basel, một khuôn khổ pháp lý mang tính ràng buộc nhằm ngăn chặn rác thải nhựa, vốn đã trở thành mối đe dọa lớn đối với môi trường biển.

Theo Công ước Basel sửa đổi, được 180 chính phủ thông qua, các loại nhựa thải không phù hợp để tái chế sẽ được bổ sung vào danh sách rác thải cần quản lý và cần phải có sự đồng ý của các nước nhập khẩu trước khi xuất sang các nước này.

Trong một thông cáo báo chí, Ban thư ký Công ước cho biết công ước sửa đổi trên sẽ “khiến cho hoạt động buôn bán rác thải nhựa trên toàn cầu trở nên minh bạch hơn và được quản lý tốt hơn, trong khi đảm bảo rằng việc xử lý chúng sẽ an toàn với sức khỏe con người và môi trường”.

BAN đã đánh giá cao việc đưa quy định quan trọng này vào luật để thúc đẩy tính pháp lý của vấn đề môi trường ở quy mô thế giới.

Theo TTXVN (10/9/2019)

Công nghệ mới có thể sản xuất nước sạch cho hàng triệu người

/in /by

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại vật liệu mới có khả năng đẩy nhanh quá trình bay hơi khiến một bể chưng cất mặt trời nhỏ vẫn cung cấp đủ nước ngọt cho một gia đình.

Nếu công nghệ này trở nên đủ rẻ, nó có thể cung cấp nước cho hàng triệu người nghèo.

Theo UNICEF, hiện nay 783 triệu người, tức cứ gần 10 người thì có một người thiếu nước sạch, và họ phải mất tổng cộng 200 triệu giờ mỗi ngày để lấy nước từ các nguồn ở rất xa. Trong khi đó, các thiết bị dạng bể sử dụng năng lượng mặt trời để bay hơi nước bẩn hoặc nước mặn và ngưng tụ hơi nước thành nước uống sạch có nhược điểm là đắt đỏ và chỉ có thể sản xuất đủ nước ngọt cho một gia đình nhỏ. Mặt khác, các công nghệ lọc nước bị ô nhiễm và khử mặn nước biển thường đòi hỏi đầu tư lớn về cơ sở hạ tầng và tốn nhiều năng lượng vận hành, do đó nằm ngoài tầm với của nhiều cộng đồng.

Một loại gel đặt trong bể chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời giúp tạo ra một lượng nước ngọt kỷ lục.

Bể chưng cất năng lượng mặt trời truyền thống là một thùng có đáy màu đen, chứa đầy nước và trên cùng được đậy bằng thủy tinh hoặc nhựa trong. Đáy đen hấp thụ ánh sáng mặt trời, làm nước bay hơi và để lại các chất gây ô nhiễm phía sau. Hơi nước sau đó ngưng tụ trên tấm đậy và nhỏ giọt vào một bể chứa.

Cách này tạo ra ít nước sạch vì các tia mặt trời phải làm nóng toàn bộ thể tích nước trước khi nước bắt đầu bay hơi. Các phiên bản thương mại hiện nay có thể sản xuất khoảng 0,3 lít nước mỗi giờ trên một mét vuông (L/h/m2) diện tích mặt nước. Một người trung bình cần khoảng 3 lít nước mỗi ngày, vậy để cung cấp đủ nước uống cho một gia đình nhỏ cần một diện tích khoảng 5 mét vuông. Khi hoạt động ở công suất tối đa, các thiết bị như vậy chỉ có thể sản xuất 1,6 L/h/m2.

Gần đây, các nhà nghiên cứu đã nâng cấp bể chưng cất nước bằng năng lượng mặt trời để tạo ra phương pháp lọc nước giá rẻ thay thế cho các công nghệ này. Guihua Yu, một nhà khoa học vật liệu tại Đại học Texas ở Austin, và các đồng nghiệp gần đây đã tìm ra một phương pháp khắc phục hạn chế này. Họ đã tạo ra một miếng hydrogel từ hai loại polymer, một loại polymer liên kết với nước gọi là polyvinyl alcohol (PVA), một loại khác hấp thụ ánh sáng gọi là polypyrrole (PPy) sau đó đặt tấm gel này lên bề mặt nước trong các bể chưng cất.

Bên trong gel, một lớp các phân tử nước liên kết chặt chẽ với PVA, mỗi phân tử nước tạo ra nhiều liên kết hóa học được gọi là liên kết hydro. Do đã “dành chỗ” cho liên kết với PVA nên các phân tử nước chỉ còn giữ sự liên kết lỏng lẻo với các phân tử nước gần đó, tạo ra thứ mà Yu gọi là “nước trung gian” (intermediate water) giữ lại trong gel, khiến chúng bay hơi dễ dàng hơn so với nước thường. Với công nghệ này, bể chưng cất nước năng lượng mặt trời của Yu tạo ra 3,2 L/h/m2 nước, gấp đôi giới hạn lý thuyết, theo công bố của họ trên Nature Nanotechnology vào năm 2018.

Hiện nay, Yu và đồng nghiệp đã tạo ra một hydrogel thậm chí còn tốt hơn nữa. Họ trộn chitosan – một loại polymer thứ ba có khả năng hút nước rất mạnh, vào gel để tạo ra một loại gel có khả năng giữ được nhiều nước hơn và tăng lượng nước trung gian được giữ trong gel. Một bể sử dụng loại hydrogel mới này chưng cất nước với tốc độ 3,6 L/h/m2, cao hơn các loại đã được thương mại hóa trên thị trường tới 12 lần. Công bố này mới được xuất bản trên Science Advances.

“Đây là một điểm khởi đầu tuyệt vời”, Peng Wang, một kỹ sư môi trường tại Đại học KH&CN King Abdullah ở Thuwal, Ả Rập Saudi, nói. Wang lưu ý, với tốc độ này, một bể có diện tích 1 mét vuông có thể sản xuất khoảng 30 lít nước uống sạch mỗi ngày, đủ đáp ứng nhu cầu cho một gia đình nhỏ. Ngoài ra, cả ba polymer để tạo ra loại hydrogel này đều có sẵn trên thị trường với mức giá rẻ và sẽ giúp cung cấp nước sạch cho những người cần nguồn nước nhất.

Theo Tiasang.com.vn/Scp.gov.vn

Phát minh “xanh” biến khí nhà kính thành nhiên liệu lỏng

/in /by

Một lò phản ứng điện phân được xây dựng tại Đại học Rice đã tái chế thành công carbon dioxide để tạo ra nhiên liệu lỏng tinh khiết có thể sử dụng trong năng lượng điện.

Các nhà khoa học hy vọng phát minh này sẽ hiệu quả trong việc tái sử dụng khí carbon dioxide và giúp trái đất thoát khỏi hiệu ứng nhà kính.


Phát mình này làm giảm carbon dioxide trong khí quyển và biến nó thành nhiên liệu có giá trị.

Carbon dioxide, tên hóa học là CO2, là loại khí thải gây ra hiệu ứng nhà kính, nguyên nhân làm cho trái đất nóng lên.

Lò phản ứng này được phát triển bởi Phòng thí nghiệm của kỹ sư hóa học và phân tử sinh học Haotian Wang, sử dụng carbon dioxide làm nguyên liệu tạo ra axit formic có độ tinh khiết cao.

Trước đây, axit formic được sản xuất bởi các thiết bị carbon dioxide truyền thống cần các bước thanh lọc tốn nhiều chi phí và năng lượng, Wang nói. Việc sản xuất trực tiếp nhiên liệu axit formic tinh khiết sẽ giúp thúc đẩy các công nghệ chuyển đổi carbon dioxide thương mại.

Wang đã gia nhập Trường Kỹ thuật Brown thuộc Đại học Rice vào tháng 1. Nhóm của ông theo đuổi các công nghệ biến khí nhà kính thành các sản phẩm hữu ích.

Qua các thử nghiệm, các nhà khoa học đã đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng khoảng 42%. Điều đó có nghĩa là gần một nửa năng lượng điện có thể được lưu trữ trong axit formic làm nhiên liệu lỏng.

“Axit formic là chất mang năng lượng. Pin nhiên liệu từ axit formic có thể tạo ra điện và phát thải carbon dioxide, thứ mà bạn có thể lấy và tái chế một lần nữa”, Wang nói.

“Nó cũng là nền tảng trong ngành công nghiệp kỹ thuật hóa học, làm nguyên liệu cho các hóa chất khác và là vật liệu lưu trữ cho hydro. Nó có thể nén khí hydro gấp gần 1.000 lần thể tích, mà điều đó đang là một thách thức lớn đối với những chiếc xe chạy bằng pin nhiên liệu hydro”, Wang cho biết.

Theo Wang, việc giảm lượng khí carbon dioxide rất quan trọng bởi nó là tác nhân gây nên sự nóng lên toàn cầu. Giờ đây chúng ta có thể tạo ra một vòng khép kín biến carbon dioxide thành một năng lượng quan trọng mà không phát sinh ra thêm nó.

Theo moitruong.com.vn/Nhandan

Sử dụng năng lượng mặt trời có nhược điểm không?

/in /by

Năng lượng mặt trời mang lại rất nhiều lợi ích cho sinh hoạt, cũng như hoạt động sản xuất kinh doanh, song không ít người vẫn đặt câu hỏi: năng lượng mặt trời có nhược điểm không?

Trên thực tế, năng lượng mặt trời cũng có những nhược điểm đang cần được khắc phục.

  1. Sử dụng năng lượng mặt trời: Chi phí cao

Đây có lẽ là vấn đề gây tranh cãi nhất trong việc sử dụng nguồn năng lượng mặt trời. Việc lưu trữ năng lượng mặt trời tại các hộ gia đình đòi hỏi khoản chi phí khá cao ở giai đoạn ban đầu. Vì vậy, trên thế giới nhiều quốc gia đã khuyến khích việc sử dụng các nguồn năng lượng sạch bằng cách cho vay tín dụng để thực hiện hoặc cho thuê pin mặt trời với những điều khoản có lợi cho người thuê.

Bên cạnh đó, hiện giá của ắc quy tích trữ điện mặt trời còn khá cao so với khả năng chi trả của đại đa số người dân. Do đó, ở thời điểm hiện tại, năng lượng mặt trời chưa có khả năng trở thành nguồn điện duy nhất của các hộ gia đình mà chỉ có thể là nguồn bổ sung cho điện lưới và các nguồn năng lượng khác.

  1. Năng lượng mặt trời không ổn định

Vào ban đêm hay những ngày nhiều mây và mưa, khi không có ánh sáng mặt trời, nguồn năng lượng mặt trời sẽ không được ổn định. Song, so với điện gió, năng lượng mặt trời vẫn là một lựa chọn có nhiều ưu thế.

  1. Điện mặt trời vẫn gây ảnh hưởng tới môi trường

So với các loại năng lượng khác, năng lượng mặt trời vẫn thân thiện với môi trường hơn, nhưng một số quy trình công nghệ để chế tạo các tấm pin mặt trời vẫn phát thải các loại khí nhà kính, hexaflorua lưu huỳnh và nitơ trifluoride. Ở quy mô lớn, việc lắp đặt những cánh đồng pin mặt trời cũng cần những diện tích đất nhẽ ra được dành cho cây cối và thảm thực vật nói chung.

  1. Sử dụng nhiều nguyên liệu quý hiếm và đắt tiền

Ngày nay, việc sản xuất các tấm pin mặt trời đòi hỏi phải sử dụng cadmium telluride (CdTe) hoặc gallium selenide indi (CIGS) – những nguyên liệu rất quý hiếm và đắt tiền, điều này dẫn đến sự gia tăng chi phí.

  1. Mật độ năng lượng không cao

Một trong những thông số quan trọng của nguồn điện mặt trời là mật độ công suất trung bình, được đo bằng W/m2 và được mô tả bằng lượng điện năng có thể thu được từ một đơn vị diện tích nguồn năng lượng. Chỉ số này đối với điện mặt trời là 170 W/m2 – nhiều hơn các nguồn năng lượng tái tạo khác, nhưng thấp hơn dầu, khí, than và điện hạt nhân. Vì lý do này, để tạo ra 1kW điện từ nhiệt năng mặt trời đòi hỏi một diện tích khá lớn của các tấm pin mặt trời.

VNCPC