Pin nhiên liệu tách muối khỏi nước biển

Trong những năm gần đây, mối lo ngại về tình trạng khan hiếm nước ngọt đã làm cho người ta quan tâm nhiều hơn đến các công nghệ tách muối. Tại nhiều nước như ôxtrâylia, Ixraen và Mỹ, nhiều nhà máy tách muối khỏi nước biển đã được xây dựng để cung cấp nước sạch và nước tưới tiêu thủy lợi. Nhưng việc tách muối bằng cách áp dụng các phương pháp đã biết hiện nay như chưng cất, thẩm thấu ngược và điện thẩm tách ngược,… lại là những quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng nên chi phí rất cao.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tổng hợp Pennsylvania (Mỹ) mới đây đã sáng chế một loại pin nhiên liệu kiểu mới, trong đó họ sử dụng vi khuẩn để đồng thời làm sạch nước thải, phát điện và tách muối khỏi nước biển.

Pin nhiên liệu tách muối bằng vi khuẩn này có khả năng loại bỏ đến 90% muối ra khỏi nước biển chỉ trong một chu kỳ xử lý nước mà không cần áp suất hoặc cung cấp năng lượng từ bên ngoài, trong khi đó nó có khả năng phát điện với công suất đến 2 W/m2.

Pin nhiên liệu kiểu mới này có ba khoang được ngăn cách bằng màng: khoang anốt chứa nước thải và vi khuẩn, khoang catốt, và khoang tách muối nằm giữa hai khoang trước. Vi khuẩn nằm trên anốt, tại đó chúng tạo ra dòng điện và giải phóng proton vào khoang khi xử lý nước thải. Khi các điện tử đi đến catốt và tiêu thụ proton, hai vùng mất cân bằng điện tích sẽ được tạo thành, khiến cho các ion muối di chuyển ra khỏi khoang tách muối. Các cation sẽ đi về một hướng, còn các anion đi về hướng ngược lại, tạo thành nước đã tách muối.

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm với nước lợ thường thấy ở các cửa sông và có hàm lượng muối thấp hơn nước biển, kết quả cho thấy thiết bị tách muối này loại bỏ muối đủ tốt để làm cho nước lợ này trở thành nước sạch có thể uống.

Tuy nhiên, còn một số thách thức mà các nhà nghiên cứu sẽ phải vượt qua trước khi đưa thiết bị ra áp dụng rộng rãi. Đặc biệt là thiết bị này cần phải hoạt động theo chu kỳ liên tục để có thể áp dụng trên quy mô lớn. Hơn nữa, trong quá trình tách muối khoang anốt sẽ có tính axit ngày càng cao còn khoang catốt sẽ có tính kiềm ngày càng cao, tình trạng này có thể ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn và các điện cực. Tuy có thể sử dụng dung dịch đệm để giảm thiểu tác động này, nhưng đó là việc khó áp dụng trong điều kiện thực tế. Vì vậy các nhà nghiên cứu sẽ còn phải mất vài năm cải tiến trước khi sáng chế này có thể được đưa ra áp dụng thực tế.

Hoahocngaynay.com