Nước là điều thiết yếu cho sự sống, nhưng nó cũng có thể là nguồn gây bệnh và nhiễm trùng. Nước ô nhiễm có thể chứa vi khuẩn gây hại, như Escherichia coli (E. coli), có thể gây tiêu chảy nặng, nôn mửa, và thậm chí suy thận. Theo Tổ chức Y tế Thế giới, hơn hai tỷ người thiếu nước sạch để uống.
Trong trường hợp thiên tai việc tìm nước sạch càng trở nên khó khăn hơn. Đó là lý do tại sao một nhà nghiên cứu tại Đại học Texas tại Austin đã phát triển một thiết bị mới lạ có thể lọc nước nhanh chóng và hiệu quả bằng cách sử dụng trường điện.
Xem thêm cùng chủ đề:
Một điện cực “phân nhánh” bắt vi khuẩn
Thiết bị là một chiếc cốc cỡ cốc chứa một điện cực “phân nhánh” làm bằng bọt than chì. Cấu trúc của điện cực dựa trên hệ thống rễ của một cây, với các nhánh đi theo nhiều hướng. Khi bị kích điện, thiết bị tạo ra một trường thu hút các tế bào vi khuẩn, là những sinh vật có khả năng bơi tự do. Các vi khuẩn sau đó bị kẹt trong các nhánh của điện cực và được loại bỏ khỏi nước.
Thiết bị dựa trên công trình của D. Emma Fan, giáo sư trợ giảng tại Khoa Kỹ thuật Cơ khí Walker, người đã nghiên cứu về cách trường điện có thể thao tác các vi sinh vật cho các ứng dụng khác nhau.
“Chúng tôi có thể lọc nước với rất ít năng lượng vì chúng tôi điều khiển các tế bào vi khuẩn bằng trường điện, và hầu hết các tế bào vi khuẩn là những sinh vật tự bơi đẩy mình đến điện cực và bị bắt sống,” Fan nói.
Một giải pháp đơn giản để lọc nước và tiết kiệm chi phí
Thiết bị không chỉ hiệu quả, mà còn đơn giản và rẻ tiền. Nó chỉ tốn ít hơn 2 đô la để tạo ra điện cực được bọc bọt. Nó cũng không yêu cầu bất kỳ hóa chất hoặc lọc nào, có thể tốn kém hoặc khó kiếm ở những vùng xa xôi.
Để sử dụng thiết bị, người dùng chỉ cần nhúng chiếc cốc chứa điện cực vào nước, cho nó một cái giật điện, đợi khoảng 20 phút, rồi lấy nước đã được lọc ra. Thiết bị có thể được cấp điện bằng pin hoặc tấm pin mặt trời, phù hợp cho việc sử dụng trong trường hợp mất điện hoặc ở những nơi không có lưới điện.
Trong các thí nghiệm phòng thí nghiệm, thiết bị đã có thể loại bỏ 99,997% vi khuẩn E. coli từ các mẫu nước 2 đến 3 ounce lấy từ Waller Creek ở Austin. Nhóm nghiên cứu hiện đang làm việc để nâng cao thiết bị để lọc nước với khối lượng lớn hơn và kiểm tra nó với các loại chất gây ô nhiễm khác.
Fan hy vọng rằng thiết bị của cô có thể cung cấp một giải pháp di động và đáng tin cậy cho những người cần nước sạch trong những lúc khủng hoảng hoặc ở những nơi chất lượng nước kém.
“Mục tiêu của chúng tôi là làm cho thiết bị này dễ tiếp cận và phải chăng cho tất cả những người cần nó,” Fan nói. “Chúng tôi muốn giúp cải thiện sức khỏe và cuộc sống của mọi người trên thế giới.”
Nghiên cứu đăng trên: ACS Nano (2023)