Công nghệ đáng ngạc nhiên này có thể loại bỏ vi nhựa khỏi nước uống

Vi nhựa được phát hiện.

Vi nhựa có ở khắp mọi nơi, trong nước, đất và thậm chí trong chính cơ thể chúng ta, và các nhà nghiên cứu vẫn chưa chắc chắn chúng ảnh hưởng đến sức khỏe của chúng ta như thế nào. Tệ hơn nữa, rác thải siêu nhỏ cũng cực kỳ khó loại bỏ. Tuy nhiên, gần đây, các nhà khoa học đã đưa ra một giải pháp mới từ một nguồn đáng ngạc nhiên — âm thanh.

Một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp mới để làm sạch vi nhựa khỏi nước bằng sóng âm cao tần. Không giống như các kỹ thuật lọc siêu âm trước đây, về mặt lý thuyết, phương pháp của họ có thể loại bỏ cả các hạt vi nhựa lớn và nhỏ bằng quy trình hai bước độc đáo, giúp nước bị nhiễm nhựa trở nên an toàn để uống. Kết quả đã được trình bày hôm nay tại một cuộc họp của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.

Vi nhựa được định nghĩa là bất kỳ mảnh vụn nhựa nào có đường kính nhỏ hơn 5 mm. Chúng thường đến từ những mảnh rác lớn hơn, chẳng hạn như chai nước, cốc xốp hoặc thậm chí là sơn acrylic, khi chúng phân hủy trong môi trường. Trong nhiều năm, không ai chú ý nhiều đến những mảnh nhựa nhỏ xíu này. Nhưng vào năm 2004, một nghiên cứu mang tính bước ngoặt của nhà sinh thái học biển Richard Thompson đã ghi nhận sự hiện diện của chúng trên 17 bãi biển khác nhau. Kể từ đó, chúng xuất hiện ở mọi nơi mà các nhà nghiên cứu tìm kiếm: trong đất, trong đại dương và thậm chí trong cơ thể chúng ta. Menake Piyasena, một nhà hóa học phân tích tại New Mexico Tech và là đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “[Các nhà khoa học] đã tìm thấy vi nhựa trong các mẫu máu của con người”. “Vì vậy, điều này sẽ có tác động rất lớn trong tương lai”.

Các nhà khoa học vẫn chưa có bức tranh rõ ràng về ý nghĩa của tất cả những loại nhựa đó đối với sức khỏe con người, nhưng có lẽ không tốt lắm. Vi nhựa có liên quan đến mọi thứ, từ tình trạng viêm nhiễm đến các vấn đề về khả năng sinh sản đến ung thư, mặc dù vẫn chưa có kết luận về cách các mảnh polyme nhỏ có thể gây ra những tình trạng này. Nhưng điều này có nghĩa là kể từ năm 2019, vi nhựa đã được Tổ chức Y tế Thế giới coi là một lĩnh vực đáng quan tâm (và là một trường hợp khẩn cấp tiềm ẩn đối với sức khỏe cộng đồng).

Hiện tại, hầu hết các loại vi nhựa được loại bỏ khỏi nước đều được thu giữ bằng bộ lọc. Nhưng những thiết bị này có xu hướng bị tắc nghẽn; chúng phải được loại bỏ, vệ sinh hoặc thay thế thường xuyên, điều này có thể nhanh chóng trở nên tốn kém trên quy mô lớn. Piyasena và phòng thí nghiệm của ông muốn tìm ra cách loại bỏ vi nhựa mà không cần bộ lọc. Và họ đã tìm ra một cách: siêu âm.

Công nghệ rửa nước mới dựa trên một kỹ thuật mà Piyasena gọi là “tập trung âm thanh”.

“Điều đó có nghĩa là sử dụng sóng âm để tập trung hoặc cô đặc các hạt trong một chu vi nhất định”, Piyasena nói. Trong trường hợp này, sẽ hữu ích khi nghĩ về âm thanh không phải là một bản nhạc êm dịu hay một cuộc trò chuyện mà là những làn sóng lực có tần số siêu âm, cao hơn phạm vi nghe của con người. Khi được áp dụng bên trong một khu vực hạn chế, chẳng hạn như ống thép, những làn sóng này đẩy các hạt nhỏ lại với nhau — hãy nghĩ đến cách một chiếc loa có thể nảy xung quanh các hạt cát trên bãi biển.

Nhóm của Piyasena không phải là nhóm đầu tiên sử dụng sóng siêu âm để loại bỏ rác thải nhựa ra khỏi nước. Năm ngoái, một nhóm các nhà nghiên cứu có trụ sở tại Indonesia đã thử nghiệm một “máy lọc sóng âm” có khả năng loại bỏ tới 95% các hạt vi nhựa nhỏ từ các mẫu nước ngọt (hệ thống này tỏ ra kém hiệu quả hơn nhiều trong nước mặn). Tuy nhiên, không giống như nghiên cứu của Piyasena, nhóm này chỉ kiểm tra các mảnh nhựa có chiều rộng nhỏ hơn 180 micromet. Họ cho rằng các mảnh lớn hơn sẽ hoạt động theo cách tương tự — nhưng Piyasena và các đồng tác giả của ông phát hiện ra rằng điều này không nhất thiết đúng.

Piyasena cho biết: “[Nhựa] càng lớn thì càng dễ tập trung theo một số cách”. Khi được treo trong nước ngọt tinh khiết, mọi kích thước của vi nhựa đều kết tụ lại ở giữa ống khi các nhà nghiên cứu tăng âm lượng siêu âm, cho phép nước sạch chảy ra khỏi các ống bên. Nhưng khi họ thêm chất tẩy rửa hoặc chất làm mềm vải vào nước, các vi nhựa lớn hơn (có đường kính từ 180 đến 300 micromet) bắt đầu kết tụ ở các bên của kênh. Trong trường hợp này, nước trong ống giữa được giữ sạch, trong khi các bên vẫn bị nhiễm nhựa.

Để đảm bảo loại bỏ mọi kích thước nhựa, nhóm nghiên cứu đã phát triển một chu trình làm sạch nước hai bước, đầu tiên loại bỏ các loại nhựa siêu nhỏ, sau đó là các loại nhựa hơi lớn hơn. Theo cách này, họ có thể loại bỏ 82 phần trăm các hạt lớn hơn và hơn 70 phần trăm các hạt nhỏ hơn.

Nhưng trước khi họ có thể triển khai hệ thống trong thế giới thực, các nhà nghiên cứu sẽ cần phải thực hiện thêm một số thử nghiệm. Ví dụ, “chúng tôi chỉ thử nghiệm nó trong một nguồn nước”, Piyasena nói. Nhưng nồng độ muối hoặc các khoáng chất hòa tan khác có thể ảnh hưởng đến mật độ của nước, làm thay đổi cách các vi nhựa chảy qua nước. Nếu họ muốn làm sạch hiệu quả tất cả các mật độ nước khác nhau, nhóm nghiên cứu sẽ cần có khả năng dự đoán cách các vi nhựa phản ứng.