Posts

Phát triển loại hydrogel chứa muối hấp thụ nước từ không khí, ngay cả trong điều kiện sa mạc

/in /by

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại hydrogel siêu hấp thụ có thể hút hơi ẩm từ không khí với số lượng lớn hơn so với các vật liệu trước đây, ngay cả trong điều kiện sa mạc. Vật liệu mới mở ra cơ hội tạo ra một phương pháp hiệu quả, bền vững để giải quyết vấn đề quan trọng là khan hiếm nước.

Nước là chìa khóa cho sự sống còn của con người, năng lượng, sản xuất lương thực và hệ sinh thái lành mạnh. Đồng thời, biến đổi khí hậu đã làm tăng thêm gánh nặng duy trì nguồn cung cấp nước và năng lượng toàn cầu do điều kiện môi trường thay đổi. Theo Unicef, gần 2/3 dân số thế giới đang trải qua tình trạng khan hiếm nước nghiêm trọng ít nhất một tháng mỗi năm.

Trong quá trình tìm kiếm các vật liệu sáng tạo cho phép thu hoạch nước, hydrogel có thể hấp thụ độ ẩm từ không khí đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu. Để có hiệu quả và có thể sử dụng được trong nhiều tình huống môi trường khác nhau, những hydrogel này cần phải có chi phí thấp, có thể mở rộng và bền vững, cũng như cung cấp mức độ hấp thụ hơi nước cao.

Các nhà nghiên cứu của MIT đã phát triển một loại hydrogel siêu hấp thụ đáp ứng tất cả các yêu cầu này, ngay cả trong điều kiện giống như sa mạc. Chìa khóa cho khả năng hấp thụ của vật liệu là nạp vào hydrogel một loại muối đặc biệt có tên là lithium clorua.

Sau khi đọc các nghiên cứu khác sử dụng hỗn hợp hydrogel với muối, các nhà nghiên cứu đã quyết định sử dụng lithium clorua, chất có khả năng hút ẩm cao. Nó có khả năng hấp thụ độ ẩm gấp 10 lần khối lượng của nó. Nhưng nó cần một vật liệu có thể giữ nước muối thu được từ không khí. Đó là nơi hydrogel phát huy tác dụng.

 Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại hydrogel siêu hấp thụ có thể hút hơi ẩm từ không khí, ngay cả trong điều kiện sa mạc.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm bằng cách thả các đĩa hydrogel vào dung dịch chứa muối lithium clorua với nồng độ khác nhau. Mỗi ngày, họ được cân để xem có bao nhiêu muối đã được truyền vào hydrogel. Sau khi ngâm trong 30 ngày, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hydrogel chiếm 0,8 oz (24 g) muối trên mỗi gam gel. Nghiên cứu trước đây đã đạt được mức hấp thụ muối là 0,2 oz (6 g), nhưng hydrogel không được để lâu trong dung dịch muối.

Hydrogel chứa muối đã được thử nghiệm trong các điều kiện độ ẩm khác nhau. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng, ở các mức độ ẩm khác nhau – 30%, 50% và 70% – hydrogel hấp thụ độ ẩm mà không bị rò rỉ. Theo các nhà nghiên cứu, ngay cả ở độ ẩm tương đối 30%, thấp hơn độ ẩm trong sa mạc vào ban đêm, hydrogel thu được 0,06 oz (1,79 g) nước trên mỗi gam vật liệu, nhiều hơn 15% so với hydrogel được thử nghiệm trước đây. Nước có thể được đun nóng, ngưng tụ và thu thập dưới dạng nước siêu tinh khiết.

Carlos Díaz-Marín, một trong những đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Bất kỳ sa mạc nào trong đêm sẽ có độ ẩm tương đối thấp, vì vậy có thể hình dung rằng vật liệu này có thể tạo ra nước trên sa mạc”.

Hà My
https://vietq.vn/phat-trien-loai-hydrogel-chua-muoi-hap-thu-nuoc-tu-khong-khi-ngay-ca-trong-dieu-kien-sa-mac-d211546.html

Phát triển mô hình thu hơi nước từ đại dương để cung cấp nước sạch quy mô lớn

/in /by

Các nhà khoa học tại Đại học Illinois Urbana-Champaign (UIUC) hiện đã mô hình hóa tính khả thi của một hệ thống giả định có thể thu hơi nước từ trên bề mặt đại dương và ngưng tụ thành nước uống sạch ở quy mô lớn.

Khan hiếm nước là vấn đề đang diễn ra và được dự báo sẽ trở nên tồi tệ hơn khi biến đổi khí hậu khiến các khu vực khô hạn càng khô hạn hơn. Các đại dương, nơi chứa hơn 96% lượng nước trên Trái đất, đại diện cho một hồ chứa tiềm năng khổng lồ, nhưng quá trình khử muối là triển vọng khó mở rộng do nước thải độc hại mà nó tạo ra.

Nhưng thiên nhiên đã có sẵn hệ thống khử muối khá hiệu quả – Mặt trời liên tục làm nóng bề mặt đại dương và làm nước bốc hơi khỏi đó, tất nhiên sẽ trở thành mưa. Trong một nghiên cứu mới, nhóm UIUC đã nghĩ ra phương pháp để có thể khai thác nguồn tài nguyên này.

Nhóm nghiên cứu đề xuất các cấu trúc có thể được xây dựng ngoài khơi vài km để thu giữ không khí giàu hơi nước từ trên bề mặt đại dương. Không khí sau đó có thể được đưa trở lại đất liền và ngưng tụ trong một đơn vị khác. Nước ngọt này sau đó có thể được sử dụng để uống, nông nghiệp hoặc bất cứ thứ gì khác mà một khu vực cần. Theo các nhà khoa học, toàn bộ hệ thống có thể được cung cấp bởi các trang trại gió ngoài khơi và các tấm pin mặt trời trên đất liền.


Hệ thống giả thuyết mới có thể thu hoạch hơi nước tự nhiên từ trên đại dương để cung cấp nước uống cho các thành phố ven biển.

Các nhà nghiên cứu đã đánh giá 14 thành phố trên khắp thế giới, bao gồm Abu Dhabi, Rome, Los Angeles và Barcelona, ​​phân tích lượng nước có thể được khai thác khả thi dựa trên bầu khí quyển ngoài khơi ở những địa điểm đó. Điều này sẽ liên quan đến việc xây dựng các cấu trúc chiết xuất hơi nước cao 100 m (328 ft) và rộng 210 m (690 ft).

Dựa trên mô hình của họ, các nhà khoa học nhận thấy thiết bị này có thể tạo ra từ 37,6 tỷ đến 78,3 tỷ lít nước mỗi năm, tùy thuộc vào điều kiện ở địa điểm cụ thể. Sau đó, nhóm đã tính toán cần bao nhiêu cấu trúc để cung cấp đủ nước cho người dân của mỗi thành phố, dựa trên mức sử dụng giả định là 300 lít nước mỗi người mỗi ngày. Từ đó, chỉ cần hai hoặc nhiều nhất là 10 đơn vị có thể cung cấp đủ nước để phục vụ một thành phố.

Nhóm nghiên cứu cho biết giải pháp này khá tinh tế vì về cơ bản nó hoạt động giống như vòng tuần hoàn nước tự nhiên ngoại trừ việc hơi nước được dẫn đến nơi cần thiết. Và trong khi nhiều nguồn nước uống được đề xuất có thể trở nên kém khả thi hơn khi biến đổi khí hậu diễn ra, thì nguồn nước này thực sự sẽ trở nên tốt hơn.

Ông Afeefa Rahman, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Các dự báo về khí hậu cho thấy dòng hơi nước trong đại dương sẽ chỉ tăng theo thời gian, thậm chí còn cung cấp nhiều nước ngọt hơn. Vì vậy, ý tưởng mà chúng tôi đang đề xuất sẽ khả thi trong điều kiện biến đổi khí hậu. Điều này cung cấp cách tiếp cận rất cần thiết và hiệu quả để thích ứng với biến đổi khí hậu, đặc biệt là đối với những người dân dễ bị tổn thương sống ở các vùng khô hạn và bán khô hạn trên thế giới”.

An Hạ
https://vietq.vn/phat-trien-mo-hinh-thu-hoi-nuoc-tu-dai-duong-de-cung-cap-nuoc-sach-quy-mo-lon-d206981.html