Sau khi sóng thần xảy ra năm 2004 ở Ấn Độ Dương, nhiều người không được tiếp cận với nước sạch. Từ đây, các nhà nghiên cứu Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore và Đại học Colorado, Mỹ quyết định tạo ra hệ thống lọc nước có thể tiêu diệt vi khuẩn một cách nhanh chóng mà không cần năng lượng.

    Kết quả, họ tạo ra một gel polymer xốp chứa các hạt nano bạc có khả năng sát khuẩn và loại bỏ chất bẩn khỏi nước, tạo thành nước tinh khiết. Chất bạc trong nước lọc tạo ra nằm trong giới hạn cho phép của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), Popsci đưa tin.

    Nhóm nghiên cứu nhận thấy, với 4 gram vật liệu, một hình trụ đường kính 1,5cm, dài 9cm có thể thanh lọc và làm sạch nửa lít nước. Nó được tái sử dụng nhiều hơn 20 lần mà không làm mất khả năng khử trùng.

    Nước đun sôi giúp loại bỏ các ký sinh trùng như giardia và các vi khuẩn có hại. Tuy nhiên, sau thảm họa tự nhiên không phải ai cũng có điều kiện để đun sôi nước uống.

    Xiao Hu, một trong những người tạo ra vật liệu này cho biết: “Loại gel này sẽ được thả xuống từ máy bay trực thăng cứu trợ khẩn cấp sau thiên tai”.

    Các nhà nghiên cứu sẽ thử nghiệm gel nhiều lần trước khi sản xuất nó rộng rãi trong tương lai gần.

    Mới đây các nhà khoa học tại ĐH Công nghệ Queensland (Úc) cho biết đã phát triển thành công vật liệu thông minh đầu tiên trên thế giới có khả năng hấp thụ và loại bỏ chất phóng xạ trong nước rất hiệu quả giúp tiết kiệm lượng nước lớn.

    Các nhà máy điện hạt nhân thường được xây dựng gần nguồn nước nhằm mục đích làm mát nhiệt thải của nhà máy. Điều này có nghĩa là nước sẽ bị nhiễm phóng xạ nếu xảy ra thảm hoạ hạt nhân.

    Vật liệu thông minh do GS Zhu Huai-Yong tại ĐH Công nghệ Queensland hợp tác với Tổ chức Công nghệ và Khoa học Hạt nhân Úc và ĐH Pennsylvania (Mỹ) phát triển được cấu tạo bởi các sợi và ống nano Titanate. Không giống như các phương pháp làm sạch hiện tại, vật liệu mới có khả năng hấp thụ các chất phóng xạ chết người trong nguồn nước ô nhiễm. Chất phóng xạ sau đó sẽ được xử lý an toàn không gây ra nguy cơ rò rỉ cho dù vật liệu có bị ướt.

    Hoạt động của thiết bị như sau: khi nước ô nhiễm chảy qua các ống và các sợi nano, ion của của phóng xạ Cesium (Cs⁺) bị mắc kẹt tại đây do sự thay đổi cấu trúc của vật liệu. Ngoài ra, bằng cách thêm các tinh thể nano oxit bạc trên bề mặt, cấu trúc nano có thể giữ lại các ion i-ốt phóng xạ (I^-). Những ion này sau đó sẽ được sử dụng để điều trị bệnh ung thư tuyến giáp, hay dùng làm các thiết bị thăm dò và chẩn đoán y tế.

    “Một gam sợi nano có thể làm sạch ít nhất 1 tấn nước nhiễm xạ”, Giáo sư Zhu cho biết. “Vật liệu sẽ giúp tiết kiệm một lượng nước lớn và ngăn chặn nguy cơ phóng xạ ngấm vào đất”.

    Hiện nay Úc là quốc gia sản xuất Titania, vật liệu thô dùng để chế tạo sợi và ống nano Titanate, lớn nhất thế giới.

    Mặc dù chi phí lưu giữ chất thải hạt nhân và khả năng chất thải này rò rỉ vào môi trường vẫn là mối lo ngại chính đáng nhưng sẽ không phải là trở ngại trên con đường dẫn tới nguồn năng lượng sạch hơn.

    Một báo cáo mới của các nhà khoa học tại Đại học Notre Dame đứng đầu là Thomas E. Albrecht-Schmitt, GS. về kỹ thuật dân dụng và khoa học địa chất, đồng thời là GS về hóa học và hóa sinh nêu rõ Notre Dame Thorium Borate-1 (NDTB-1) là hợp chất tinh thể có thể được biến đổi để hấp thụ an toàn các ion phóng xạ từ các dòng chất thải hạt nhân. Các ion phóng xạ thu được có thể được chuyển đổi thành loại tích điện cao hơn có cùng kích cỡ, tái chế vật liệu phục vụ tái sử dụng.

    Nguyên tố phóng xạ hạt nhân 99 Tc có mặt trong chất thải hạt nhân ở hầu hết các địa điểm lưu giữ trên toàn thế giới. Có hơn 436 nhà máy điện hạt nhân hoạt động ở 30 nước tạo ra khối lượng lớn chất thải hạt nhân. Trên thực tế, gần 305 tấn 99 Tc sinh ra từ các lò phản ứng hạt nhân và các vụ thử vũ khí từ năm 1943 đến 2010. Việc lưu giữ an toàn chất thải này là vấn đề nan giải từ hàng thập kỷ.

    Albrecht-Schmitt cho rằng kết cấu của NDTB-1 là giải pháp. Mỗi tinh thể chứa một kết cấu các rãnh và lồng với đặc trưng có hàng tỷ lỗ nhỏ cho phép trao đổi các anion với nhiều chất ô nhiễm môi trường đặc biệt là các chất được sử dụng trong ngành công nghiệp hạt nhân như cromat và pertechnetate.

    Theo kết luận báo cáo, các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đã thành công trong việc sử dụng các tinh thể NDTB-1 loại bỏ gần 96% 99Tc. Các thử nghiệm hiện trường bổ sung đã được thực hiện tại Phòng thí nghiệm quốc gia Savannah ở Aiken, S.C cho thấy hợp chất mới khử thành công 99Tc khỏi chất thải hạt nhân và còn thể hiện khả năng chọn lọc trao đổi cho hiệu quả cao hơn.

    Nhóm các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Deakin, Ôxtrâylia và Đại học Marie Curie, Pháp đã chế tạo được một vật liệu thế hệ mới gọi là boron nitride hay graphene trắng, có khả năng xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ như hóa chất công nghiệp hoặc dầu động cơ. Vật liệu này dễ làm sạch và tái sử dụng hơn so với các vật liệu khác. 

    Các nhà nghiên cứu bắt đầu bằng cách tạo ra những tấm nano boron nitride xốp, đó là những lớp đơn nguyên tử, dạng sóng của vật liệu với nhiều lỗ bên trong. Các tấm xốp này tạo thành bột trắng thô, có thể hấp thu 33 lần trọng lượng riêng của một số hóa chất công nghiệp và 29 lần trọng lượng riêng của dầu động cơ.
    Vật liệu mới nổi trên mặt nước sau khi đã hút các chất ô nhiễm. Nung nóng vật liệu hoặc trong lò công nghiệp hoặc chỉ đơn giản là đốt cháy để tách chất ô nhiễm khỏi tấm xốp, như vậy có thể tái sử dụng vật liệu.
    Trong báo cáo nghiên cứu đăng trên Tạp chí Nature Communications, các tác giả cho rằng graphene trắng thích hợp cho nhiều ứng dụng như lọc và xử lý nước.

    Chôn lấp CO₂ sâu dưới lòng đất là một giải pháp cho tình trạng biến đổi khí hậu, nhưng việc giữ cho khí không “sủi” lên trên mặt đất lại tỏ ra khó khăn. Việc bơm các hạt nano vào trong các bể chứa dưới lòng đất trước khi các bể chứa được bơm đầy CO₂ có thể thúc đẩy sự hàn gắn bất cứ vết rò rỉ nào.
    Khi CO₂ tăng nhanh qua các vết nứt trong đá gốc, loại khí áp lực cao này đóng vai trò như một chất lỏng và biến thành các giọt nhỏ. Steven Bryant, kỹ sư tại Đại học Texas ở Austin cho biết các hạt nano silica phủ polyethylene glycol sẽ liên kết với các giọt nước tạo thành bọt nhớt, ngăn cản các vết rò rỉ giống như các lớp phủ bên trong trên một loại lốp tự hàn gắn.
    Trong các thử nghiệm, ông Steven đã sử dụng n-octan, một chất lỏng giữ vai trò như CO₂ siêu tới hạn cho thấy bọt hình thành và bịt kín các vết nứt trong đá. Các kết quả nghiên cứu đã được trình bày tại Diễn đàn của Trung tâm nghiên cứu năng lượng thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tại Washington DC ngày 26/05/2011. Nhóm nghiên cứu hiện nay lập kế hoạch tiến hành các thử nghiệm sử dụng CO₂ siêu tới hạn.

    Đó là công trình nghiên cứu vừa được công bố của Tiến sĩ Lê Văn Tiệp (Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia - TP HCM). Thiết bị xử lý này phù hợp với các lò đốt rác thải y tế, công nghiệp, và có thể gắn vào ống xả xe hơi, xe gắn máy...

    Công trình nghiên cứu của Tiến sĩ Lê Văn Tiệp (Phân viện Khoa học vật liệu tại TP HCM, thuộc Trung tâm KHTN và CNQG) có tên Khử ôxit nitơ trên xúc tác với sự có mặt của hydro carbon trong hỗn hợp phản ứng. Ôxit nitơ, với hơn 90% là NO và NO₂ (ký hiệu là NO_x) là những chất khí độc gây hại cho sức khỏe con người, một trong những tác nhân gây mưa axit và phá hủy tầng ozone của khí quyển. Nguồn chính tạo thành ôxit nitơ là các động cơ đốt trong và các lò đốt làm việc ở nhiệt độ cao.

    Theo Tiến sĩ Tiệp, trong khi những tiến bộ khoa học trên thế giới đã giúp loại lưu huỳnh khỏi dầu mỏ, làm giảm SO₂, thì ô nhiễm ôxit nitơ - một dạng nguy hiểm không kém, đang trở nên nghiêm trọng và chưa có biện pháp loại trừ tận gốc. Mặt khác, so với các khí độc hại khác như ôxit carbon, hydro carbon, muội than... thì ôxit nitơ khó xử lý hơn. Ở nước ta tới nay, kể cả công trình của Tiến sĩ Tiệp, mới chỉ có hai nghiên cứu trong lĩnh vực này. 

    Thông thường, người ta xử lý khí thải bằng hấp phụ (dùng than hoạt tính) hoặc hấp thụ (dùng nước hoặc một dung dịch nước) để giữ lại các chất độc. Cách này có hạn chế là không triệt để, chỉ có tác dụng nhất thời mà thực ra các chất độc vẫn còn nguyên, không hề bị thay đổi tính chất hóa học. Hơn nữa, các chất hấp phụ nhanh chóng mất hoạt tính do đã bão hòa, và không còn tác dụng loại bỏ chất độc nữa. Nguy hại hơn nữa là phương pháp này đã chuyển chất thải khí thành chất thải rắn và lỏng, gây ô nhiễm đất và nguồn nước. Phương pháp của Tiến sĩ Tiệp khắc phục được những nhược điểm trên: Ông dùng phản ứng oxy hóa khử để biến khí độc thành không độc. 

    Cụ thể của việc xử lý này có hai nội dung:

1. Chuyển C, CO, COV (hợp chất hữu cơ bay hơi) về CO₂ độc bằng phản ứng ôxy hóa, nghĩa là đốt cháy với sự có mặt của ôxy;

2. Chuyển NO_x về oxy và nitơ, là phản ứng khử ngược lại với phản ứng trên.

    Hai quá trình này phải thực hiện đồng thời. Vì thế, phải tìm một "khoảng" cho phép để chỉnh nồng độ ôxy sao cho cả hai quá trình đều cùng thực hiện được, đồng thời tìm chất xúc tác thích hợp. Cả hai việc đều đòi hỏi đầu tư nhiều thời gian và nhiều phương tiện đặc chủng hiện đại. Chính vì thế, ở Việt Nam rất khó làm, lĩnh vực này hầu như còn bỏ ngỏ.

    Theo Tiến sĩ  Tiệp, việc áp dụng kết quả nghiên cứu này vào thực tế không đòi hỏi vốn đầu tư lớn, đáp ứng tiêu chuẩn Việt Nam, rất phù hợp cho các lò đốt rác thải y tế, lò đốt rác thải công nghiệp. Nhiều đơn vị đã đến đặt hàng lắp ráp thiết bị khử ở Phân viện Khoa học vật liệu, trong đó có: Bệnh viện Sóc Trăng, Trung tâm Lao và bệnh phổi Tiền Giang, Nhà máy Nông dược Tiền Giang... Thiết bị xử lý khí thải bằng xúc tác do Phân viện chế tạo cũng rất phù hợp cho nhiều loại xe, kể cả xe gắn máy. Tiến sĩ Tiệp cho biết, các nước trên thế giới đều có ống xả xúc tác xử lý khí thải xe hơi, cho nên họ không phải... bịt mặt khi ra đường như ở ta.