Một loại vật liệu lai tạo hỗn hợp mới có tính bền vững và chi phí thấp có thể thay thế than hoạt tính để giảm ô nhiễm nước thải và không khí. Vật liệu này được tổng hợp không mấy tốn kém từ chất thải rắn và polymer tự nhiên – và có thể cắt giảm các chất gây ô nhiễm trong không khí và nước thải tốt hơn than hoạt tính.
“Những loại nguyên liệu chi phí thấp và phụ phẩm sẽ được tổng hợp rất đơn giản để tạo ra loại vật liệu xốp mới này”, Tiến sĩ Elza Bontempi từ Đại học Brescia, Italy cho biết. “Vật liệu được thiết kế trên cơ sở yêu cầu của Ủy ban châu Âu để phát triển một giải pháp vật liệu có tính bền vững, hướng thiết kế sáng tạo, và giá cả phải chăng có thể làm giảm nồng độ các hạt ô nhiễm trong khu vực đô thị“.
Các hạt vật chất bao gồm các hạt rắn và các giọt chất lỏng được tìm thấy trong không khí và phát thải ra từ các nhà máy điện, ngành công nghiệp, ô tô và hỏa hoạn, các hạt này có mặt khắp nơi ở các thành phố và thậm chí cả vùng nông thôn. Hơn nữa, hàng triệu tấn nước thải công nghiệp được thải vào vùng biển của thế giới mỗi năm. Cả hạt vật chất và thuốc nhuộm hữu cơ đều có độc tính cao đối với hệ sinh thái và nhân loại.
Than hoạt tính là chất hấp phụ phổ biến nhất được sử dụng để giảm thiểu ô nhiễm khí quyển và nước thải – nhưng tốn kém để sản xuất và tái sử dụng. Thách thức được đặt ra là tìm một giải pháp thay thế kinh tế hơn.
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu kết hợp một nguyên liệu tự nhiên phong phú, natri alginate (một polysaccharide có thể được chiết xuất từ rong biển và tảo) với một khối lượng lớn phụ phẩm công nghiệp, silica fume (một sản phẩm phụ của ferrosilicon hoặc hợp kim silicon chế biến) để tạo ra chất hấp phụ “xanh” tốt hơn than hoạt tính.
Tiến sĩ Bontempi cho biết: “Nghiên cứu đã chỉ ra các kết quả sơ bộ về khả năng của vật liệu mới có thể giữ lại các hạt vật chất”. “Nó cũng có thể được sử dụng để xử lý nước thải. Đặc biệt, khả năng thay thế than hoạt tính của nó được chứng minh“.
Phương pháp tổng hợp đơn giản và dễ dàng để mở rộng quy mô. Lợi dụng các đặc tính dẻo và dính của alginate, các nhà nghiên cứu kết hợp nó với sự phân hủy của natri-bicarbonate có trong thực phẩm (baking soda) để tổng hợp vật liệu. Thử nghiệm ô nhiễm nước thải được thực hiện bằng cách sử dụng thuốc nhuộm màu xanh methylen làm chất gây ô nhiễm. Vật liệu mới có thể hấp thụ và loại bỏ thuốc nhuộm, ngay cả ở nồng độ cao, với hiệu quả 94%.
Các phân tích cho thấy, so với than hoạt tính, việc sản xuất vật liệu mới này tiêu thụ ít năng lượng hơn (“tổng số năng lượng được dùng – embodied energy”) trong khi thải ra lượng khí thải carbon thấp hơn nhiều. Vật liệu này cũng đã chứng minh khả năng đáng kể trong việc giữ lại các hạt từ khí thải của dầu diesel.
Vật liệu mới cũng có thể được áp dụng như một lớp phủ, được sử dụng để phun hoặc đánh bóng và được sử dụng để in 3D. Điều này có nghĩa là nó có thể được sử dụng để bao phủ bên ngoài bề mặt các công trình xây dựng để loại bỏ các hạt bụi, cũng như để thiết kế các vật liệu lọc nước.
Tính linh hoạt này là một bổ sung mới thú vị cho bộ công cụ của nhân loại để giảm ô nhiễm không khí và nước.
Đ.T.N (NASATI), theo https://www.sciencedaily.com/releases/2018/03/180320084342.htm