Những phát minh công nghệ tiên tiến vì môi trường

Thứ bảy, 23/03/2019

Trên thực tế, nguồn tài nguyên, nguồn năng lượng tự nhiên là có giới hạn, nhưng nhu cầu khai thác và tiêu thụ tài nguyên và năng lượng của con người ngày càng tăng. Đứng trước thực tế này, mà một số các nhà nghiên cứu khoa học, hay startup công nghệ đã sáng chế ra sản phẩm, cũng như đưa ra các giải pháp hiệu quả để đáp ứng yêu cầu này.

1. Chuyển sóng biển thành năng lượng sạch

Một công nghệ năng lượng từ sóng biển đang được nhóm kỹ sư Trường Đại học Edinburgh và Ý hợp tác phát triển có thể giúp tạo ra điện giá rẻ cho hàng ngàn ngôi nhà.

Thiết bị này có giá thấp hơn so với các thiết kế thông thường, có ít bộ phận chuyển động hơn và được làm bằng các loại vật liệu bền. Nó có thiết kế tích hợp vào các hệ thống năng lượng đại dương hiện có và có thể chuyển đổi năng lượng sóng biển thành điện năng.

Các thử nghiệm mô hình hóa đại dương quy mô nhỏ cho thấy phiên bản kích cỡ thực của thiết bị này có thể tạo ra công suất tương đương 500kW, đủ điện dùng cho khoảng 100 ngôi nhà. Các kỹ sư nói rằng thiết kế của họ có thể được sử dụng cho các nhu cầu giá rẻ, có các kết cấu dễ bảo trì trên biển trong nhiều năm, để tận dụng sóng mạnh của vùng biển Scotland.

Nhóm kỹ sư đặt tên cho thiết bị của họ là Dielectric Elastomer Generator (DEG). Thiết bị này sử dụng các màng cao su dẻo. Nó được thiết kế đặt trên đỉnh của một ống trục thẳng đứng, khi đặt dưới biển, một phần chứa đầy nước dâng lên và rơi xuống theo chuyển động sóng.

Khi sóng truyền qua ống, nước bên trong đẩy không khí bị kẹt ở trên để bơm căng phồng và thoát hơi, máy phát điện nằm trên đỉnh thiết bị. Khi màng cao su phồng căng, sẽ tạo ra điện áp. Nó sẽ gia tăng khi màng cao su xẹp hơi xuống và sinh ra điện. Trong một thiết bị thương mại, điện này sẽ được "vận chuyển" vào bờ qua hệ thống cáp điện dưới nước.

Phiên bản thu nhỏ của hệ thống đã được thử nghiệm tại nhà máy FloWave thuộc Trường Đại học Edinburgh. Nó giống một cái bể tròn, đường kính 25m, có thể khai thác năng lượng sóng biển và hải lưu để tạo ra điện. Hệ thống này có thể thay thế các thiết kế thông thường, liên quan đến các tuabin khí phức tạp và các bộ phận chuyển động đắt tiền.

Năng lượng sóng là nguồn tài nguyên có giá trị xung quanh bờ biển Scotland và việc phát triển các hệ thống khai thác nguồn năng lượng này có thể đóng vai trò quý giá trong việc tạo ra năng lượng sạch cho các thế hệ tương lai, GS David Ingram, Trường Đại học Edinburgh, nói.

2. Vật liệu mới giúp lọc nước bằng ánh sáng

Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một vật liệu mới có thể dùng ánh sáng để lọc nước an toàn và hiệu quả. Công trình nghiên cứu này đã được đăng trên tạp chí Chem.

Từ trước nay, việc sử dụng ánh sáng để làm sạch nước vốn là phương pháp an toàn với môi trường, song các chất xúc tác cần thiết cho qua trình này thường làm từ kim loại, có thể gây ô nhiễm lần hai.

Sử dụng ánh sáng để làm sạch nước là phương pháp an toàn với môi trường. (Ảnh minh họa: cummingutilities.com).

Các nhà khoa học đến từ Viện Nghiên cứu công nghệ thuộc Học viện Khoa học Trung Quốc và Đại học Dương Châu mới đây đã phát minh ra chất xúc tác mới hiệu quả và không làm từ kim loại.

Họ đã sử dụng các tấm graphitic carbon nitride, một vật liệu hai chiều siêu mỏng với các tính năng điện từ phù hợp để hấp thụ ánh sáng và giải phóng ra các chất hóa học có gốc oxy. Kết cấu này tạo điều kiện cho phản ứng sản sinh ra nhiều hydrogen peroxide (oxy già), giúp tiêu diệt vi khuẩn một cách rất hiệu quả.

Kết quả cho thấy với chất xúc tác này, nước mang nhiều mầm bệnh có thể được làm sạch nhanh chóng trong 30 phút và khử trùng hiệu quả đến 99% sau khi được chiếu sáng. Vật liệu này cũng không để lại cặn kim loại nặng hay gây ô nhiễm môi trường lần hai.

Nhóm nghiên cứu dự định tiếp tục phát triển vật liệu này trước khi đưa ra sử dụng cho mục đích thương mại. Các chuyên gia cân nhắc nghiên cứu khả năng hấp thụ hạt lượng tử, phát triển cấu trúc chống vi khuẩn của vật liệu này và cải thiện quá trình chuẩn bị tấm siêu mỏng.

3. Biến năng lượng Mặt Trời thành nhiên liệu lỏng

Các nhà khoa học Mỹ giới thiệu phương pháp sử dụng một loại vi khuẩn để biến đổi năng lượng Mặt Trời thành nhiên liệu lỏng.

Năng lượng Mặt Trời thành nhiên liệu lỏng nhờ một loại vi khuẩn. (Ảnh minh họa: Fotolia)

Các nhà khoa học thuộc Đại học Harvard dùng chất xúc tác để tách ánh sáng Mặt Trời thành hydro và oxy. Sau khi hệ thống "lá cây nhân tạo" này sinh ra oxy và hyro, họ sử dụng vi khuẩn Ralstonia eutropha để chuyển hóa và kết hợp carbon dioxide, hydro thành dạng nhiên liệu lỏng gọi là isopropanol.

Isopropanol chủ yếu được sử dụng làm dung môi và ứng dụng trong ngành công nghiệp dược phẩm. Nó cũng có thể làm nhiên liệu lỏng cho các phương tiện vận chuyển.

"Đây là bằng chứng cho thấy chúng ta có thể thu hoạch năng lượng Mặt Trời và lưu trữ chúng dưới dạng nhiên liệu lỏng", Science Daily dẫn lời Pamela Silver, thành viên nhóm nghiên cứu, cho hay. Họ hy vọng có thể tăng hiệu suất chuyển đổi của hệ thống này từ 1% lên 5% trong thời gian tới.

Theo Time, hiện các nhà khoa học chuyển đổi năng lượng Mặt Trời thành hydro bằng cách sử dụng tế bào quang điện. Năng lượng có thể được lưu trữ trong tế bào nhiên liệu (hay còn gọi là pin nhiên liệu) và phục vụ cho các mục đích trong tương lai.

4. Vòi hoa sen tiết kiệm 65% nước so với bình thường được Tim Cook đầu tư

Nebia - một start up được thành lập để hướng tới mục đích tiết kiệm nước sinh hoạt đang nhận được sự chú ý của nhiều "tay to" công nghệ.

Nebia là một start up mới thành lập, nhưng đã thu hút được sự tham gia của rất nhiều những nhân vật quan trọng trong ngành công nghệ như CEO Apple - Tim Cook và Eric Schmidt - cựu chủ tịch Google. Start up này được thành lập nhằm phát triển các sản phẩm phòng tắm, đặc biệt là vòi hoa sen thế hệ mới có khả năng tiết kiệm nước mà vẫn đáp ứng được nhu cầu tắm rửa của người dùng.

Một phóng viên của trang TechCrunch đã có cơ hội ngồi với CEO của Nebia là ông Philip Winter, nhằm tìm hiểu rõ hơn về các sản phẩm, cơ chế hoạt động của chúng để biết được làm thế nào hãng có thể giảm được lượng nước tiêu thụ.

Vòi hoa sen thế hệ mới có khả năng tiết kiệm nước mà vẫn đáp ứng được nhu cầu tắm rửa của người dùng.

Các vòi hoa sen thông thường gồm có nhiều lỗ nhỏ, được đặt thành hình vòng tròn để "bắn" nước vào người dùng theo dòng. Mỗi ngày, mỗi người đều sử dụng nó từ 20 - 30 phút cho nhu cầu tắm rửa và nó trở thành một vật dụng mà không bất cứ ai nghĩ tới.

Hệ thống vòi hoa sen của Nebia tân tiến hơn (và cũng đắt hơn, lên đến $500 cho 1 hệ thống), áp dụng nhiều kĩ thuật để giảm lượng nước sử dụng. Các khách hàng của hãng này trả số tiền lớn như vậy không phải để có được trải nghiệm cao cấp như ở spa, mà họ quan tâm tới bảo vệ môi trường, tiết kiệm nước sạch đang dần cạn kiệt. Theo hãng, thì hệ thống Nebia chỉ sử dụng 35% lượng nước so với các vòi sen thông dụng.

Nebia làm được điều này bằng cách "phân tử hóa" nước trước khi phun ra, nên các giọt nước nhỏ hơn rất nhiều so với giọt nước bình thường, tạo nên một lớp sương dày, ấm áp hơn. Thế hệ mới nhất của sản phẩm này có thể tự làm nóng nước tới 29% so với thế hệ trước.

Vậy làm cách nào để nước có thể nóng hơn? Trên lý thuyết thì các giọt nước bé hơn sẽ mất nhiệt nhanh hơn, nên đúng ra hệ thống Nebia sẽ tạo ra dòng nước lạnh hơn so với vòi sen với giọit nước lớn. Để giải quyết vấn đề này, hãng thiết kế để vòi bắn nước nhanh hơn gấp 3 lần, thêm 1 vòi nhỏ có các giọt nước lớn để giữ nhiệt lâu hơn.

Đây là một sản phẩm có tính ứng dụng cao, song cũng có mức giá thuộc phân khúc cao cấp.

Tại trụ sở của Nebia có 2 phòng tắm có các thế hệ của loại vòi sen thế hệ mới này. Và theo cảm nhận của phóng viên TechCrunch khi tới tắm thử thì trải nghiệm rất tích cực, hơn nữa độ ấm của thế hệ thứ 2 rất rõ rệt, mặc dù không dùng tới máy đo nhiệt độ để xác nhận chính xác được con số 29%. Đây có thể coi là vòi sen tốt nhất từ một start up mới, cho cảm giác tắm rất 'đã' chứ không phải thỏa hiệp trải nghiệm để tiết kiệm nước như những start up trước đây.

Đây là một sản phẩm có tính ứng dụng cao, song cũng có mức giá thuộc phân khúc cao cấp, kể cả đã được giảm $100 cho những ai đặt sớm. Theo hãng thông báo thì sản phẩm đã có thể lắp đặt tại 95% nhà tại Mỹ, và cũng có một phiên bản màu đen để phù hợp với phòng tắm kiểu "thời trang cao cấp". Tính tới thời điểm hiện nay, hãng đã bán được 16.000 sản phẩm và ước tính tiết kiệm được 100 triệu gallon nước.

Ngoài Tim Cook, ta cũng có thể gọi tên một vài nhà đầu tư có tên tuổi nữa như Moen (công ty cũng chuyên làm vòi hoa sen, đã hợp tác với Nebia), Quỹ The Schmidt Family, nhà đồng sáng lập công ty cho thuê nhà Airbnb - Joe Gebbia, nhà đồng sáng lập chuỗi khách sạn Starwood - Barry Sternlicht, đồng sáng lập Fitbit là James Park và Stanford StartX.

Chương trình đặt trước đã được mở từ hôm nay, và đã vượt qua mức gọi vốn ban đầu là 300.000 USD!

Đông Trần tổng hợp

Tags