Vũ trụ trong giọt nước

Ý tưởng nội địa về sợi nano và carbon sẽ giúp các phi hành gia và người dân ở các nước đang phát triển
Tác giả: Petr Weikert
Ảnh: lưu trữ
Tại Cộng hòa Séc đã sáng chế bộ lọc nước thế hệ mới bằng nguyên liệu nano, những người phát minh ra nó có những kế hoạch lớn với sản phẩm này. Trong những năm tới nước sạch tinh khiết sẽ trở thành mặt hàng được toàn thế giới cực kỳ quan tâm. Và đó không chỉ là nhu cầu của hàng tỷ người ở các nước đang phát triển, khi họ đang gặp khó khăn trong việc tiếp cận nguồn nước chất lượng, hoặc do hạn hán đang đe dọa tại phần còn lại của thế giới. Đó cũng là nhiệm vụ khoa học rất hấp dẫn trong khi thực hiện những sứ mệnh vào vũ trụ trong thời gian dài đã được lên kế hoạch trước, khi sẽ phải tiết kiệm nước và đóng kín chu kỳ tuần hoàn của nước với mức độ tiết kiệm cao nhất.

Caisson và sợi nano

Để rõ ràng ngay từ đầu, ở đây chúng tôi muốn nói điều gì, cần phải bắt đầu với hai giải pháp độc đáo khác. Đầu tiên, đó là sợi nano. Trong lĩnh vực này, Cộng hòa Séc đang đứng đầu trên thế giới và công ty Filbec hợp doanh của Séc-Đức, được hỗ trợ bởi ông Gero Buchhorn và ông Michal Malát, đã bắt đầu hợp tác với trường Đại học Kỹ thuật Liberec để phát triển bộ lọc của mình. Thứ hai, đó là dự án Hydronaut. Đây là kết quả của nhiều năm làm việc cực nhọc của ông Matyáš Šanda và nhóm của mình, khi họ đã mơ ước về một phòng thí nghiệm khoa học dưới nước, trạm huấn luyện hoặc một môi trường thực vật sống dưới nước. Ngoài ra, trong đó có thể mô phỏng hoàn hảo thời gian lưu trú lâu dài trong vũ trụ. Điều này không chỉ liên quan đến phi hành đoàn, mà còn liên quan đến cách thức họ ăn uống kết hợp với việc trồng các loại cây phù hợp.

Và điều này đòi hỏi có một chu trình tuần hoàn nước tiết kiệm tối ưu, mà việc sử dụng các bộ lọc nano được chứng minh là một ý tưởng tuyệt vời. Vì vậy, cuối cùng chúng ta cần nói tới Filbec, là công ty đang xây dựng sự phát triển của mình trên công nghệ nói trên. Công ty đã bắt đầu bán sản phẩm thế hệ đầu tiên cho mục đích thương mại để sử dụng trong gia đình, thế nhưng như đã có thể dự đoán, mục tiêu còn đi xa hơn nữa. Thậm chí ra ngoài quỹ đạo.

"Sự hợp tác của chúng tôi với dự án Hydronaut và Đại học Nông nghiệp Séc sẽ không chỉ đảm bảo đủ nước để trồng lương thực cho phi hành đoàn, mà còn đảm bảo đủ nước uống có chất lượng. Tôi hy vọng rằng trong năm 2022, chúng tôi sẽ tiếp tục hợp tác với trường Đại học Nông nghiệp Séc và thử nghiệm hệ sinh thái khép kín chìm dưới nước không cần chăm sóc trong toàn bộ chu kỳ của cây từ khi gieo hạt đến khi thu hoạch, " Ông Michal Malát nói. Theo ông, chu trình sẽ tiếp tục bằng hệ thống tái chế và thu hồi nước hoàn hảo đến mức cần một nguồn nước từ bên ngoài chỉ khi bắt đầu sứ mệnh. “Chúng tôi muốn hoàn thiện toàn bộ hệ thống với Cơ quan Vũ trụ Châu Âu ESA, là cơ quan hợp tác với dự án Hydronaut trong khuôn khổ lồng ấp vũ trụ ESA BIC,” Ông Malát cho biết thêm.

Dự án thực sự hoạt động

Con đường đến mục tiêu tạm thời có vẻ đầy hứa hẹn. “Chúng tôi bôi các sợi nano lên các xi lanh carbon trong các phòng thí nghiệm của chúng tôi, và giải pháp phổ biến này cho kết quả rất tốt. Các giá trị đạt được bằng các phép đo của chúng tôi xác nhận rằng việc sử dụng bộ lọc để làm sạch nước là hoàn toàn có hữu ích và sáng tạo ", ông Michal Komárek, chuyên gia trong lĩnh vực công nghệ nano và lọc làm việc tại Viện Vật liệu nano, Công nghệ tiên tiến và Sáng tạo (CXI) tại Đại học Kỹ thuật Liberec nói.

Các phép đo dưới nước trong khuôn khổ dự án Hydronaut cũng cho kết quả tốt tương tự. ,, Trong khuôn khổ dự án Hydronaut, chúng tôi chủ yếu cần xác minh hoạt động của cấu trúc bộ lọc trong môi trường hyperbol. Mọi thứ hoạt động như dự đoán và cấu trúc bộ lọc không bị xáo trộn hoặc hư hỏng trong điều kiện áp suất không bình thường, ” ông Michal Malát nói.

Thế Filbec độc đáo ở chỗ nào? Bộ lọc carbon thông thường sử dụng than hoạt tính dạng hạt, Filbec sử dụng bụi carbon. Chất này mịn hơn rất nhiều, vì vậy tạo điều kiện để thu nhỏ các lỗ mà nước đi qua. Ưu điểm của nó là tất cả các lỗ đều có cùng kích thước, nước không thể tìm thấy được đường dẫn ưu tiên và mỗi giọt đều được lọc như nhau. So với các bộ lọc thông thường, hàm lượng than hoạt tính này cao gấp đôi, trong khi các lỗ của bộ lọc đã được làm mịn hơn bằng cách bổ sung sợi nano. Chiều dài của sợi nano tổng cộng là 40 nghìn km. Thế nhưng trọng lượng vẫn ở mức tối thiểu, toàn bộ bộ lọc chỉ nặng 420 gram.

Công ty Filbec của hợp doanh Séc-Đức, được hỗ trợ bởi ông Michal Malát (bên trái) và ông Gero Buchhorn, đã bắt đầu hợp tác với trường Đại học Kỹ thuật Liberec để phát triển bộ lọc của mình.

Quá trình phát triển bộ lọc Filbec thế hệ hiện tại mất khoảng bốn năm kể từ khi có ý tưởng ban đầu. Công ty hiện đang hoàn thiện bộ lọc thế hệ mới, hiệu quả của chúng sẽ cho phép loại bỏ nhiều loại ô nhiễm ra khỏi nước. Điều này sẽ rất tốt, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, nơi nước bị ô nhiễm hoàn toàn khác với điều kiện của chúng ta. Ờ đất nước chúng ta, trong nước cũng có các phần tử bị ô nhiễm do nông nghiệp, sản xuất công nghiệp vô tội vạ gây ra và các chất ô nhiễm như các hạt nhựa siêu nhỏ, dư lượng hormone, kháng sinh và thuốc nói chung.

Cho đến nay, khoảng 50 triệu Koruna Séc đã được đầu tư vào dự án. Rõ ràng là, cũng như các dự án tương tự khác, chương trình vũ trụ cũng có cơ hội để áp dụng trên Trái đất và nhờ đó giúp giải quyết các vấn đề khí hậu nan giải trong những năm tới. Việc kinh doanh theo hướng này, không hề phóng đại, có thể khảng định là xu hướng kinh doanh trong tương lai.