Trước thực trạng hai triệu người trên toàn thế giới bị thiếu nước uống sạch và an toàn, nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Monash, Tổ chức nghiên cứu khoa học và công nghiệp khối thịnh vượng chung (CSIRO) và Đại học Texas đã đưa ra một giải pháp lọc nước đột phá sử dụng khung hữu cơ kim loại (MOF), vật liệu thế hệ mới có diện tích bề mặt lớn nhất so với các vật liệu đã được biết đến. Loại xốp này trông giống tinh thể được dùng để thu hút, lưu giữ và giải phóng các hợp chất hóa học, trong trường hợp này là muối và ion trong nước biển.

Màng MOF mô phỏng chức năng lọc hoặc “tính chọn lọc ion” của màng pin hữu cơ. Màng MOF khi được phát triển mạnh hơn nữa, có tiềm năng lớn để thực hiện chức năng kép là khử muối trong nước biển và tách các ion kim loại theo cách hiệu quả chi phí, cung cấp một phương thức công nghệ đột phá cho các ngành công nghiệp nước và công nghiệp khai khoáng. 

Hiện nay, công nghệ màng thẩm thấu ngược đáp ứng hơn một nửa công suất khử mặn của thế giới và là giai đoạn cuối cùng của hầu hết quy trình xử lý nước, nhưng các màng này cần được cải tiến theo hệ số tiêu thụ năng lượng dao động từ 2-3. Các màng thẩm thấu ngược không hoạt động theo nguyên tắc khử nước cho các ion hoặc vận chuyển ion có chọn lọc trong các kênh sinh học, nội dung của giải Nobel Hóa học được trao cho Roderick MacKinnon và Peter Agre, do đó, có nhiều hạn chế.

Trong ngành công nghiệp khai khoáng, các quy trình xử lý bằng màng đang được phát triển để giảm ô nhiễm nước, cũng như thu hồi kim loại quý. Pin ion lithium hiện là nguồn cung cấp điện phổ biến nhất cho các thiết bị điện tử di động. Tuy nhiên, với tốc độ tiêu thụ điện năng như hiện nay, nhu cầu gia tăng đòi hỏi phải sản xuất lithium từ các nguồn không phải truyền thống như các nguồn thải là nước muối và chất thải. Nếu khả thi về kinh tế và công nghệ, phương pháp khai thác và lọc trực tiếp lithium từ hệ thống chất thải hỗn hợp này sẽ gây tác động lớn đến nền kinh tế.

GS. Huanting Wang cho biết: “Chúng tôi có thể sử dụng những phát hiện nghiên cứu để giải quyết những thách thức trong quá trình khử mặn. Thay vì phụ thuộc vào các quy trình đắt đỏ và tiêu tốn năng lượng, nghiên cứu này mở ra tiềm năng khử ion muối khỏi nước theo cách hiệu quả năng lượng và bền vững về môi trường. Chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu khả năng khai thác tính chọn lọc ion lithium của các màng này. Ion lithium dồi dào trong nước biển và có ý nghĩa với ngành công nghiệp khai khoáng hiện sử dụng phương pháp xử lý hóa học kém hiệu quả để khai thác lithium từ đá và nước mặn. Nhu cầu lithium trên toàn cầu cho thiết bị điện tử và pin rất cao. Màng MOF có triển vọng khai thác ion lithium hiệu quả từ nước biển, tài nguyên phong phú và dễ tiếp cận”.

Nghiên cứu mở ra tiềm năng sử dụng vật liệu thế hệ mới trong thế giới thực.
 

Theo NASATI