Polyme sinh học mở ra giải pháp bền vững cho việc xử lý “hóa chất vĩnh cửu”
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bath vừa phát triển một màng lọc sinh học có khả năng tái tạo, giúp loại bỏ hiệu quả các “hóa chất vĩnh cửu” độc hại khỏi nguồn nước – mở ra hướng đi mới cho công nghệ xử lý nước bền vững.
Nguy cơ từ PFOA và PFAS
Axit perfluorooctanoic (PFOA), thuộc nhóm per- và polyfluoroalkyl (PFAS), từng được sử dụng phổ biến trong lớp phủ chống dính, nay đã bị phát hiện rộng rãi trong nguồn nước toàn cầu. Tiếp xúc lâu dài với PFAS có liên quan đến ung thư, rối loạn hormone và suy giảm hệ miễn dịch, khiến nhiều chính phủ phải hành động để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.
Màng lọc sinh học – hiệu quả và tái sử dụng
Khác với các vật liệu xử lý nước truyền thống thường phải thay thế liên tục hoặc tạo ra chất thải thứ cấp, màng lọc mới có thể giữ lại hơn 94% PFOA trong nước. Sau đó, chỉ cần xử lý bằng nhiệt để loại bỏ chất ô nhiễm, màng lọc có thể được tái chế và tái sử dụng.
Cơ chế “lưới siết chặt khi gặp nước”
Màng lọc được cấu tạo từ mạng lưới sợi nano mảnh hơn tóc người hàng trăm lần. Khi tiếp xúc với nước, các sợi này hút ẩm và trương nở, tạo thành một “lưới siết chặt” để giữ lại các phân tử PFAS.
Tiến sĩ Xiang Ding, nhà nghiên cứu chính, chia sẻ:
“Điều khiến chúng tôi bất ngờ là cách vật liệu này phản ứng khi gặp nước. Nylon truyền thống hầu như không thay đổi, nhưng sợi nano sinh học lại tự tái cấu trúc và siết chặt, giúp giữ chặt các chất ô nhiễm PFAS ngay trong mạng lưới polyme.”
Nhanh chóng, đáng tin cậy và tái chế
Ô nhiễm PFAS vốn rất khó xử lý. Các phương pháp hiện tại như dùng điện, ánh sáng hoặc vi sinh vật thường tốn kém và khó áp dụng ở quy mô lớn. Trong khi đó, than hoạt tính hay nhựa trao đổi ion tuy có thể loại bỏ PFAS nhưng lại cần thay thế hoặc tái sinh phức tạp.
Màng lọc sinh học mới có thể loại bỏ một nửa lượng PFOA chỉ trong vòng một giờ và vẫn giữ được hiệu quả sau khi rửa. Đặc biệt, nó có thể tái tạo thông qua quá trình gia nhiệt và kéo sợi lại, phục hồi tới 93% khả năng hấp phụ ban đầu.
Hướng tới giải pháp bền vững toàn cầu
Bằng việc sử dụng các khối xây dựng từ hợp chất furan tái tạo thay vì nguyên liệu hóa thạch, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng hiệu suất cao trong xử lý PFAS hoàn toàn có thể kết hợp với thiết kế polyme bền vững.
Trong tương lai, nhóm sẽ mở rộng thử nghiệm thực tế, tối ưu hóa quy trình tái chế và mở rộng khả năng xử lý nhiều loại PFAS khác. Đây là bước tiến quan trọng hướng tới một thế hệ màng lọc sinh học mới – giải pháp tuần hoàn, bền vững cho xử lý nước trên toàn cầu.