Vật liệu bền vững mới giá rẻ giảm ô nhiễm không khí và ô nhiễm nước

Nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Brescia đã chế tạo được một loại vật liệu hybrid mới bền vững và có giá thành rẻ như lựa chọn thay thế than hoạt tính trong việc xử lý nước thải và giảm ô nhiễm không khí. Vật liệu này được tổng hợp với chi phí thấp từ chất thải rắn và polymer dồi dào trong tự nhiên và có thể khử các chất ô nhiễm trong không khí và nước thải hiệu quả hơn cacbon hoạt tính, chất hấp phụ đáp ứng tiêu chuẩn vàng hiện nay.

TS. Elza Bontempi, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Báo cáo nêu rõ việc tổng hợp dễ dàng vật liệu hybrid xốp là có thể thực hiện nhờ sử dụng các vật liệu giá rẻ và phụ liệu. Vật liệu được chế tạo trên cơ sở yêu cầu của Ủy ban châu Âu về việc phát triển dung dịch từ vật liệu mới giá rẻ và bền vững để giảm nồng độ chất hạt trong các khu đô thị”.

Chất hạt - các hạt chất rắn và giọt nhỏ chất lỏng được tìm thấy trong không khí và phát thải từ các nhà máy điện, ngành công nghiệp, ô tô và các đám cháy - xuất hiện phổ biến trong các thành phố và thậm chí ở nông thôn. Ngoài ra, mỗi năm, hàng triệu tấn nước thải công nghiệp đổ vào các thủy vực trên thế giới. Cả chất hạt và thuốc nhuộm hữu cơ đều gây độc ở mức cao cho các hệ sinh thái và con người.

Than hoạt tính là chất hấp phụ phổ biến nhất được dùng để giảm ô nhiễm trong khí quyển và ô nhiễm nước thải, nhưng có chi phí sản xuất và tái tạo cao. Thách thức nằm ở việc tìm kiếm một lựa chọn thay thế tiết kiệm. Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã kết hợp sodium alginate (polysaccharide có thể được chiết tách từ cỏ biển và tảo), nguyên liệu dồi dào trong tự nhiên với khói silica (sản phẩm phụ của quá trình ferrosilicon hay xử lý hợp kim silicon), phụ phẩm công nghiệp có khối lượng lớn để sản xuất chất hấp phụ xanh tốt hơn than hoạt tính.

Theo TS. Bontempi, các kết quả ban đầu cho thấy khả năng hấp phụ chất hạt của vật liệu mới. Vật liệu cũng được sử dụng để xử lý nước thải. Đặc biệt, khả năng thay thế cacbon hoạt tính đã được chứng minh.

Phương pháp tổng hợp vật liệu hybrid mới dễ dàng mở rộng quy mô. Các nhà khoa học đã khai thác tính chất gel của alginate kết hợp với sự phân tách của baking soda để gia cố vật liệu. Thí nghiệm gây ô nhiễm nước thải đã được thực hiện bằng cách sử dụng thuốc nhuộm xanh metylen như mẫu chất ô nhiễm. Vật liệu hybrid đã hấp phụ và khử thuốc nhuộm thậm chí ở nồng độ cao với hiệu quả lên đến 94%.

Các phân tích cho thấy so với than hoạt tính, hoạt động sản xuất vật liệu hybrid tiêu thụ ít năng lượng trong khi phát thải ít cacbon hơn nhiều. Vật liệu cũng được chứng minh có khả năng bẫy chất hạt từ khói thải diesel. Bên cạnh đó, vật liệu mới cũng có thể được dùng làm lớp mạ để phun hoặc quét sơn và được sử dụng để in 3D. Nghĩa là vật liệu sẽ bao phủ các mặt ngoài của tòa nhà để loại bỏ chất hạt, cũng như thiết kế bộ lọc nước. Tính linh hoạt của vật liệu bổ sung cho bộ công cụ giảm ô nhiễm không khí và ô nhiễm nước.