Trong bối cảnh hơn 2,2 tỷ người trên thế giới không có nước uống an toàn, nhóm nghiên cứu tại MIT đã công bố một thiết bị có tên gọi Atmospheric Water Harvesting Window (AWHW) – một hệ thống hoàn toàn thụ động, không cần điện hay pin, có khả năng chiết xuất nước sạch trực tiếp từ không khí.
Điểm đặc biệt của thiết bị này là tấm panel hydrogel trông giống như lớp “bong bóng đen”. Mỗi “bong bóng” hình vòm trên bề mặt có chức năng hấp thụ hơi ẩm vào ban đêm, khi độ ẩm trong không khí cao hơn. Ban ngày, ánh nắng mặt trời khiến lượng nước đó bay hơi và ngưng tụ lại trên bề mặt kính, sau đó chảy xuống qua ống dẫn để trở thành nước uống được.
Thiết bị đã được thử nghiệm tại Thung lũng Chết (Death Valley), nơi khô hạn nhất ở Bắc Mỹ. Ngay cả khi độ ẩm chỉ ở mức 21%, mỗi tấm panel cỡ 1 mét vẫn thu được từ 57 đến 161,5 ml nước mỗi ngày – cao hơn nhiều so với các công nghệ thụ động tương tự.
“Chúng tôi muốn thử nghiệm khả năng mở rộng quy mô công nghệ này tại những nơi thiếu tài nguyên, nơi ngay cả điện mặt trời cũng là điều xa xỉ,” giáo sư Xuanhe Zhao của MIT chia sẻ. Ông hy vọng thiết bị sẽ được nhân rộng thành các hệ thống nhiều tấm panel để cung cấp nước cho cả hộ gia đình.
Một cải tiến đáng chú ý khác là khả năng giữ nước sạch an toàn. Thay vì sử dụng muối hấp thụ hơi ẩm như lithium chloride – vốn có thể rò rỉ vào nước – nhóm nghiên cứu đã thêm glycerol vào hydrogel để giữ muối ở lại bên trong. Kết quả kiểm tra cho thấy nồng độ ion lithium trong nước thu được thấp hơn 0,06 ppm, hoàn toàn an toàn để uống.
Thiết kế dạng vòm giúp tăng diện tích tiếp xúc với không khí, tối ưu hóa quá trình thu hơi ẩm. Tấm kính ngoài còn được phủ một lớp polymer giúp làm mát, tạo điều kiện tốt hơn cho việc ngưng tụ hơi nước.
Theo giáo sư Chang Liu – tác giả chính của nghiên cứu hiện đang công tác tại Đại học Quốc gia Singapore – thiết bị AWHW vẫn đang ở giai đoạn nguyên mẫu, nhưng đã chứng minh được tiềm năng lớn. Các nhà khoa học đang tiếp tục cải tiến vật liệu và thử nghiệm thiết kế đa tấm để tăng sản lượng nước.
Nghiên cứu vừa được công bố trên tạp chí Nature Water, mở ra triển vọng lớn cho việc cung cấp nước sạch tại các khu vực hoang mạc, vùng sâu vùng xa, hoặc những nơi thiếu hạ tầng cơ bản. Đây có thể là một bước tiến quan trọng trong việc đảm bảo nguồn nước bền vững cho tương lai.
