Hiện nay, nước sạch vẫn là một khó khăn đối với rất nhiều người trên thế giới. Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), 1,8 tỷ người tiêu thụ nước bị nhiễm bẩn nặng và đến năm 2040, một phần lớn thế giới không đủ nguồn nước uống.

Theo Quỹ Nhi đồng Liên hợp quốc (UNICEF), mỗi ngày có khoảng 1.800 trẻ em chết vì tiêu chảy do nguồn nước không đảm bảo vệ sinh an toàn, gây ra các bệnh đường ruột.

Đối phó với tình trạng thiếu nước sạch, nhóm nhà khoa học do GS László Forró dẫn đầu tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ Lausanne (EPFL) phát triển một bộ lọc lọc nước, kết hợp dây nano titanium dioxide (TiO 2 ) và ống nano carbon, sử dụng nguồn năng lượng từ ánh sáng mặt trời.

Các nhà khoa học đã chứng minh được, các dây nano TiO 2 có thể làm sạch nước hiệu quả khi có tác động của ánh sáng mặt trời. Đan xen các dây nano này với các ống nano carbon tạo thành vật liệu tổng hợp bổ sung thêm một lớp thanh trùng nước, tiêu diệt các mầm bệnh của con người như vi khuẩn và virus.

Hợp tác chặt chẽ với các nhà hóa học, vật lý và sinh học, nhóm nghiên cứu phát triển một thiết bị lọc nước hiệu quả, chỉ sử dụng nguồn năng lượng ánh sáng mặt trời.

Quá trình lọc và khử trùng của thiết bị lọc nước. Ảnh trái là các vi sinh vật gây ô nhiễm nước uống bị giữ lại trên bề mặt bộ lọc composite ống nano carbon. Bên phải là hình ảnh minh họa cách ánh sáng UV tạo ra các loại gốc oxy hoạt tính trên bề mặt của bộ lọc UV chiếu sáng. Ảnh: Horváth et al.

Khi tia cực tím (UV) từ quang phổ nhìn thấy được của ánh sáng mặt trời chiếu vào bộ lọc, sẽ tạo ra một nhóm phân tử được gọi là Các gốc oxy hóa hoạt tính (ROS), Nhóm này bao gồm hydrogen peroxide (H2O2 ), hydroxide (OH) và oxy (O2 -) là những chất diệt mầm bệnh hiệu quả.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thành công thiết bị với vi khuẩn E. Coli (vi khuẩn tiêu chuẩn cho các nghiên cứu). Theo các nhà khoa học, thiết bị có thể tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh khác như Campylobacter Jejuni (mầm bệnh gây tiêu chảy phổ biến ở các nước phát triển), Giardia Lamblia (vi sinh vật gây nhiễm trùng đường ruột giardiasis), Salmonella , Cryptosporidium (gây tiêu chảy cryptosporidiosis), vi rút viêm gan A và Legionella Pneumophila (gây bệnh Legionnaires).

Thiết bị này đặc biệt hiệu quả loại bỏ tất cả các mầm bệnh khỏi nước và có kết quả đầy hứa hẹn khi sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm vi lượng, như thuốc trừ sâu, dư lượng thuốc, mỹ phẩm.

Nguyên mẫu có thể cung cấp nước uống sạch ngay cả ở những nơi xa xôi cho những nhóm dân cư nhỏ và có thể dễ dàng mở rộng quy mô sản xuât. Phát minh này còn có một “sản phẩm phụ” quan trọng là thu hút được một số lượng lớn các sinh viên tài năng và năng động, quan tâm đến những vấn đề môi trường và sự phát triển bền vững.

 Bộ lọc nước phức hợp xúc tác quang dựa trên dây nano TiO₂ và ống nano cacbon. Ảnh EPFL.

Trong báo cáo khoa học, được xuất bản trên tạp chí Nước sạch của đối tác Nature , các nhà nghiên cứu giới thiệu một nguyên mẫu bộ lọc, đưa ra những định hướng để hoàn thiện sản phẩm và thị trường hóa. Nhóm nghiên cứu tin tưởng nguyên mẫu sẽ trở thành một thiết bị lọc nước hiệu quả, giá thành phù hợp với các vùng dân cư xa xôi, nghèo và chậm phát triển.

Công trình nghiên cứu: “Lọc nước bằng năng lượng mặt trời với bộ lọc phức hợp nano xúc tác quang dựa trên sợi nano TiO 2  và ống nano cacbon” của E. Horváth, J. Gabathuler, G. Bourdiec, E. Vidal-Revel, M. Benthem Muñiz, M. Gaal, D. Grandjean, F. Breider, L. Rossi, A. Sienkiewicz và L. Forró, ngày 7/4/2022, npj Clean Water.