Thiếu nước trầm trọng đã ảnh hưởng đến nhiều khu vực trên thế giới, và dự kiến sẽ tồi tệ hơn khi dân số tăng lên và khí hậu nóng lên. Tuy nhiên, một công nghệ mới được phát triển bởi các nhà khoa học ở MIT và Đại học California tại Berkeley có thể cung cấp một cách mới để có được nước sạch, gần như bất cứ nơi nào trên trái đất bằng cách hút nước trực tiếp từ độ ẩm trong không khí thậm chí ở những nơi khô nhất.
Các công nghệ hiện có để chiết xuất nước từ không khí ẩm ướt, chẳng hạn như các hệ thống “chiết xuất sương mù” đã được triển khai tại một số địa điểm ven biển. Và có những cách rất tốn kém để tách nước từ không khí có độ ẩm thấp. Các nhà nghiên cứu cho biết phương pháp mới này có khả năng sử dụng rộng rãi ở hầu hết các địa điểm, bất kể độ ẩm. Họ đã phát triển một hệ thống thụ động hoàn toàn dựa trên một vật liệu giống như bọt hút độ ẩm vào khoang hở của nó và được cung cấp năng lượng hoàn toàn bằng năng lượng mặt trời.
Theo Wang, giáo sư Gail E. Kendall ở MIT, việc thu nước từ sương mù, đang được sử dụng ở nhiều nước bao gồm Chilê và Ma-rốc, đòi hỏi phải có không khí ẩm ướt, với độ ẩm tương đối là 100%. Nhưng không khí bão hòa nước như vậy chỉ phổ biến ở những vùng rất hạn chế. Một phương pháp khác để lấy nước ở các vùng khô được gọi là tạo sương, trong đó một bề mặt được làm lạnh để nước ngưng tụ trên nó, như ở bên ngoài của ly lạnh vào một mùa hè. Tuy vậy, phương pháp tạo sương “cực kỳ tốn kém về năng lượng để giữ cho bề mặt lạnh. Thậm chí phương pháp này có thể không hoạt động ở vùng có độ ẩm tương đối thấp hơn 50 phần trăm.
Hệ thống mới không có những hạn chế này. Hệ thống mới ngược lại là “hoàn toàn thụ động – tất cả những gì bạn cần là ánh sáng mặt trời”, không cần cung cấp năng lượng bên ngoài và không có bộ phận chuyển động. Trên thực tế, hệ thống thậm chí không cần ánh sáng mặt trời – tất cả những gì nó cần là một số nguồn nhiệt, thậm chí có thể là một ngọn lửa tạo ra bằng việc đốt gỗ. Có rất nhiều nơi mà nước rất khan hiếm nhưng có vật liệu để đốt, do vậy, phương pháp mới có tính ứng dụng cao.
Chìa khóa của hệ thống phương pháp mới nằm ở vật liệu xốp, là một bộ phận của một nhóm các hợp chất được biết đến như các khuôn dạng hữu cơ kim loại (MOFs). Được phát minh bởi Yaghi cách đây hai thập kỷ, các hợp chất này tạo thành một cấu trúc giống như bọt biển với diện tích bề mặt lớn. Bằng cách điều chỉnh thành phần hóa học chính xác của hợp chất, các bề mặt này có thể được dùng để thu hút nước. Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng khi vật liệu này được đặt giữa bề mặt trên cùng được sơn màu đen để hấp thụ năng lượng mặt trời, và một bề mặt dưới được giữ ở cùng nhiệt độ với không khí bên ngoài, nước sẽ được giải phóng từ các lỗ chân không như hơi và được điều khiển tự nhiên bởi nhiệt độ và sự khác biệt nồng độ để nhỏ giọt xuống dưới dạng chất lỏng và thu thập trên bề mặt mát hơn.
Các bài kiểm tra cho thấy một kg (chỉ hơn 2 pound) vật liệu có thể thu thập được khoảng ba lít nước ngọt mỗi ngày, đủ để cung cấp nước uống cho một người, từ không khí rất khô và độ ẩm chỉ 20%. Những hệ thống như vậy chỉ cần chú ý vài lần một ngày để lấy nước, mở thiết bị để cho thông khí, và bắt đầu chu kỳ kế tiếp.
Hơn nữa, MOFs có thể được thực hiện bằng cách kết hợp nhiều kim loại khác nhau với bất kỳ hàng trăm hợp chất hữu cơ nào, tạo ra một sự đa dạng vô hạn các thành phần khác nhau, có thể được điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu cụ thể..
“Bằng cách thiết kế vật liệu này một cách chi tiết, chúng ta sẽ có các tính chất bề mặt có thể hấp thụ nước rất hiệu quả ở độ ẩm 50%, nhưng với một thiết kế khác, nó có thể hoạt động ở mức 30%”. Chọn đúng vật liệu, hệ thống sẽ phù hợp với các điều kiện khác nhau”.
Yaghi, giám đốc sáng lập của Viện Khoa học Toàn cầu Berkeley, nói: “Một tầm nhìn cho tương lai là có nước ngoài trời, nơi bạn có một thiết bị ở nhà chạy bằng năng lượng mặt trời xung quanh để cung cấp nước đáp ứng nhu cầu của một hộ gia đình. Đối với tôi, điều đó sẽ có thể thực hiện được với thử nghiệm này. Tôi gọi nó là nước cá nhân”.
