Vật Liệu Lọc Mới Từ Tơ Tằm và Xenluloza: Giải Pháp Loại Bỏ PFAS và Kim Loại Nặng Khỏi Nguồn Nước
Trong bối cảnh ô nhiễm nước ngày càng trầm trọng, đặc biệt là do sự hiện diện của các hóa chất độc hại tồn tại lâu dài như PFAS, các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã phát triển một vật liệu lọc tiên tiến từ tơ tằm và xenluloza. Mục tiêu của họ là loại bỏ hiệu quả các chất gây ô nhiễm cứng đầu như PFAS (Per- and Polyfluoroalkyl Substances), hay còn gọi là “hóa chất vĩnh viễn”, và nhiều kim loại nặng, vốn không chỉ gây nguy hại cho sức khỏe con người mà còn là mối đe dọa cho môi trường tự nhiên. PFAS, phổ biến trong nhiều sản phẩm hàng ngày như mỹ phẩm, bao bì thực phẩm, quần áo chống thấm, và đồ nấu nướng chống dính, rất khó phân hủy trong môi trường và có khả năng tích lũy cao trong cơ thể người. Một nghiên cứu từ Trung tâm Kiểm soát và Phòng ngừa Dịch bệnh Hoa Kỳ (CDC) cho thấy 98% người được xét nghiệm có mức PFAS trong máu, cho thấy mức độ phổ biến và nguy hiểm của các hợp chất này trong cuộc sống hàng ngày .
Nhóm nghiên cứu tại MIT đã dựa vào tơ tằm – một loại protein tự nhiên bền và có khả năng tạo thành các sợi nano – làm nền tảng cho vật liệu lọc. Tuy nhiên, các thử nghiệm ban đầu chỉ với sợi nano tơ tằm không đạt được hiệu quả lọc như mong đợi, khiến họ quyết định tìm cách cải tiến bằng cách bổ sung xenluloza. Xenluloza không chỉ là một chất tự nhiên dồi dào mà còn có thể được thu từ chất thải nông nghiệp như bột gỗ, do đó rất thân thiện với môi trường và dễ tiếp cận. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp tự lắp ráp, cho phép các phân tử protein fibroin của tơ tằm hòa tan trong nước và kết tinh thành các sợi nano dọc theo các “hạt giống” là tinh thể nano xenluloza. Kết quả là một loại vật liệu lai có cấu trúc nanofibrillar độc đáo, giúp các sợi tơ tằm và xenluloza tự sắp xếp thành một màng lọc mỏng nhưng bền, với khả năng loại bỏ hiệu quả PFAS và nhiều kim loại nặng khỏi nước .
Vật liệu lai này không chỉ có khả năng lọc các chất ô nhiễm mà còn sở hữu đặc tính kháng khuẩn đáng kể. Theo nhóm nghiên cứu, điện tích tự nhiên của xenluloza góp phần tạo nên đặc tính kháng khuẩn, giúp màng lọc ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn và nấm, điều thường gây ra sự cố tắc nghẽn màng trong các hệ thống lọc nước hiện nay. Đây là một ưu điểm nổi bật, cho phép màng lọc giữ được độ bền và hiệu suất cao trong thời gian dài mà không cần bảo trì thường xuyên .
Kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm của MIT cho thấy vật liệu mới này có hiệu suất lọc vượt trội so với các vật liệu lọc tiêu chuẩn hiện nay như than hoạt tính và than hoạt tính dạng hạt. Với cấu trúc nanofibrillar độc đáo, vật liệu này có thể hấp thụ hiệu quả các hóa chất và kim loại nặng, thậm chí loại bỏ được các chất ô nhiễm ở nồng độ cực kỳ thấp – điều mà nhiều vật liệu lọc hiện tại chưa thể làm được một cách hiệu quả. Giáo sư Benedetto Marelli, một trong những nhà nghiên cứu chính của dự án, cho biết rằng vật liệu này có thể là lựa chọn lý tưởng để sử dụng tại điểm cuối như bộ lọc gắn trực tiếp vào vòi nước tại nhà, hoặc thậm chí có thể ứng dụng ở quy mô lớn hơn trong các hệ thống cung cấp nước của thành phố nếu được nghiên cứu và thử nghiệm thêm .
Một trong những điểm mạnh lớn của loại vật liệu lọc này là tính an toàn và thân thiện với môi trường. Cả tơ tằm và xenluloza đều là những chất tự nhiên cấp thực phẩm, không gây ra nguy cơ ô nhiễm ngược vào nước sau khi lọc. Điều này giúp vật liệu dễ được chấp nhận để triển khai trong các hệ thống lọc nước dân dụng. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng nhấn mạnh rằng mặc dù nguồn cung cấp tơ tằm hiện nay là đủ vì đây là sản phẩm phụ của ngành công nghiệp dệt lụa, nếu quy mô sản xuất vật liệu này được mở rộng, sẽ cần tìm kiếm các nguồn protein thay thế có thể đáp ứng nhu cầu cao với chi phí thấp hơn. Họ đang nghiên cứu các loại vật liệu protein khác có thể mang lại hiệu quả tương tự với giá thành thấp, nhằm đảm bảo tính bền vững và khả năng triển khai rộng rãi .
Theo nhận xét của Giáo sư Hannes Schniepp, một chuyên gia không tham gia vào nghiên cứu, công nghệ lọc của MIT là một bước đột phá trong việc tận dụng các vật liệu tự nhiên để giải quyết vấn đề ô nhiễm. Thay vì phải dùng đến hóa chất và các vật liệu tổng hợp, nhóm đã thành công tạo ra một giải pháp hoàn toàn dựa trên thiên nhiên, giúp “phá vỡ chu trình hóa học” và giải quyết vấn đề ô nhiễm nước một cách bền vững. Nếu có thể triển khai ở quy mô lớn, vật liệu này có thể mang lại ảnh hưởng tích cực và lâu dài cho môi trường nước toàn cầu .
Với những thành tựu và tiềm năng mà công nghệ này mang lại, vật liệu lai từ tơ tằm và xenluloza của MIT có thể đánh dấu một bước tiến mới trong ngành công nghệ lọc nước. Đây là một giải pháp đầy hứa hẹn, không chỉ giúp loại bỏ hiệu quả các chất gây ô nhiễm cứng đầu mà còn có khả năng kháng khuẩn, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng một cách toàn diện và bền vững .
Nguồn: MIT News. Link bài viết.
Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ:
🌱CÔNG TY TNHH CN -MT TÁI TẠO🌱
🏠 Địa chỉ: 574/8/11 Kinh Dương Vương, phường An Lạc, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh
VPĐD: chung cư Idico Block C, 262/13 Luỹ Bán Bích, phường Hoà Thanh, quận Tân Phú, thành phố Hồ Chí Minh
📞 Hotline: +84 (0) 969 773 808
✉️ Email: info@reenvitech.vn
🌐Website: http://www.reenvitech.vn
