Các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan và Đại học Rice đã chế tạo được các điện cực vải carbon với khả năng loại bỏ Bo hiệu quả khỏi nước biển, tiến tới thay thế các hóa chất đắt tiền trong các quy trình khử muối.

Các điện cực loại bỏ Bo khỏi nước mặn bằng cách tách các phân tử thành ion. Các ion hydroxit liên kết với Bo, bám vào các điện cực dương, đảm bảo sản xuất nước uống an toàn hơn. Bước đột phá này đánh dấu bước tiến quan trọng trong việc xử lý nước biển thành nước uống.

Loại bỏ Bo hiệu quả khỏi nước biển

Bo, thành phần tự nhiên của nước biển, trở thành chất ô nhiễm độc hại trong nước uống khi nó đi qua các bộ lọc khử muối thông thường. Nồng độ Bo trong nước biển thường vượt quá giới hạn của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đối với nước uống an toàn và vượt quá khả năng chịu đựng của nhiều loại cây nông nghiệp.

Các màng thẩm thấu ngược thông thường khó loại bỏ Bo vì nó tồn tại trong nước biển dưới dạng axit boric trung hòa về điện, đi qua các bộ lọc được thiết kế để đẩy lùi các hạt điện tích.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà máy khử muối thường bổ sung hêm bazơ để chuyển đổi axit boric thành dạng tích điện âm. Sau khi loại bỏ Bo tích điện âm trong bước thẩm thấu ngược thứ hai, bazơ được trung hòa bằng axit. Tuy nhiên, chi phí của các quy trình này tăng rất mạnh.

Thiết bị mới giúp đơn giản hóa quy trình, giảm nhu cầu sử dụng hóa chất và năng lượng bổ sung. Qua đó giúp tăng cường tính bền vững của môi trường và giảm 15% chi phí, tiết kiệm khoảng 20 xu cho mỗi mét khối nước đã qua xử lý.

Giải pháp xử lý nước bền vững

Công suất khử muối trên toàn cầu đạt 95 triệu m3 mỗi ngày vào năm 2019 và các màng mới được thiết kế để loại bỏ Bo có thể tiết kiệm khoảng 6,9 tỷ USD mỗi năm. Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh các cơ sở quy mô lớn như Nhà máy khử muối Claude “Bud” Lewis Carlsbad ở San Diego, có thể tiết kiệm hàng triệu đô la mỗi năm.

Việc cắt giảm chi phí xử lý nước biển thành nước uống sẽ giúp giải quyết cuộc khủng hoảng nước toàn cầu đang leo thang. Theo báo cáo năm 2023 của Ủy ban Kinh tế nước toàn cầu, nguồn cung cấp nước ngọt dự báo ​​chỉ đáp ứng được 40% nhu cầu vào năm 2030.

N.P.D (NASATI), theo Interestingengineering. 2/2025