Phương pháp thông minh giúp bóc tách hạt vi nhựa ra khỏi nguồn nước

Trên thế giới, ước tính con người thải ra khoảng 300 triệu tấn rác thải nhựa mỗi năm và ít nhất 10 triệu tấn trong số này trôi ra các đại dương. Những loại hạt nhựa cỡ siêu nhỏ (hạt vi nhựa) có thể là các sản phẩm phát sinh từ quá trình sinh hoạt của con người hoặc những mảnh vỡ từ các vật liệu nhựa lớn hơn trong môi trường. Chúng có rất nhiều trong quần áo, đồ mỹ phẩm và các sản phẩm làm sạch. Một chiếc máy giặt đầy quần áo có thể thải ra trung bình 700.000 sợi nhựa siêu nhỏ. Dài chưa đến 1mm, các sợi này trôi ra sông ra biển, nơi chúng có thể bị cá và cả san hô ăn phải.

Các nhà khoa học cho biết, các hạt vi nhựa có trong nước uống, nước thải, không khí dù ở kích thước nào thì đều có khả năng gây hại cho môi trường. Đặc biệt, do có kích thước siêu nhỏ (một số nhỏ hơn sợi tóc người 150 lần) nên hạt vi nhựa có khả năng xâm nhập vào chuỗi thức ăn của con người.

Vì kích cỡ siêu nhỏ của mình, hạt vi nhựa có thể vượt qua các hệ thống lọc. Theo một nghiên cứu năm 2018, ô nhiễm nhựa cũng có thể tìm thấy ngay trong các chai nước sạch mà chúng ta uống. Các nhà khoa học phát hiện rằng có tới 93% trong số 259 mẫu chai nước có chứa vi nhựa. Một nghiên cứu khác được công bố vào năm 2019 của trường Đại học Newcastel cũng cho thấy, mọi người trên thế giới tiêu thụ trung bình 5g nhựa mỗi tuần, tương đương với ăn một tấm thẻ tín dụng.

Tuy nhiên, con người cho đến nay vẫn chưa hiểu hết tác hại của hạt vi nhựa này đối với sức khỏe. Mặc dù vậy, các chất hóa học được sử dụng trong đồ nhựa có liên quan đến một loạt vấn đề về sức khỏe như ung thư, bệnh tim mạch và sự chậm lớn của bào thai. Nhiều nghiên cứu đã phát hiện rằng người phơi nhiễm với vi nhựa có thể bị mất cân bằng ôxy hóa, viêm nhiễm và nhiều vấn đề về hô hấp.

Một lo ngại khác là nhựa có thể giúp vận chuyển mầm bệnh dính vào nó. Một nghiên cứu năm 2016 phát hiện rằng vi khuẩn vibrio cholerae gây bệnh tả ở người đã dính vào các mẫu vi nhựa lấy từ biển Bắc và biển Baltic.

Khi biết thêm về tác động của các hạt vi nhựa đối với môi trường, Ferreira bắt đầu tìm cách để giải quyết chúng. Và một phát hiện tình cờ trên bãi biển quê nhà đã đem đến cho cậu sinh viên ý tưởng về một cách mới để tách các hạt siêu nhỏ và quá nhiều này khỏi các đại dương.

Từ năm 12 tuổi, Ferreira đã quyết tâm tìm giải pháp để tách các vi nhựa khỏi nước. Cậu bắt đầu tự chế một máy đo quang phổ, một dụng cụ khoa học sử dụng tia cực tím để đo nồng độ vi nhựa trong dung dịch. Ngay tại bãi biển quê nhà, Ferreira đã tìm ra một giải pháp có thể tách các vi nhựa này khỏi nước: Sau một lần phát hiện rằng vệt dầu loang có thể giữ lại rất nhiều vi nhựa dính vào nó, cậu đã biết rằng dầu có thể được sử dụng để hút nhựa.

Ferreira trộn dầu thực vật với bột ôxit sắt để tạo ra một dung dịch có từ tính, hay còn gọi là “nước từ”. Sau đó cậu trộn vào vi nhựa từ một loạt vật dụng hằng ngày, như chai nhựa, sơn, lốp xe, và nước thải từ máy giặt. Sau khi vi nhựa đã dính vào nước từ, Ferreira sử dụng một nam châm để hút hỗn hợp này, chỉ để lại nước. Sau 5.000 thử nghiệm, phương pháp của Ferreira cho thấy hiệu quả 87% trong việc lọc vi nhựa khỏi nước.

Ferreira thiết kế một thiết bị áp dụng phương pháp chiết xuất bằng từ tính này để tách các vi nhựa khỏi nước khi dòng nước chảy qua thiết bị. Thiết bị này sẽ nhỏ vừa đặt vào trong các ống nước để có thể liên tục tách các vi nhựa khi nước chảy qua. Ferreira cũng nghiên cứu chế tạo một hệ thống có thể phù hợp với những con tàu biển, để chúng có thể tách vi nhựa khỏi đại dương.

Năm 2019, Ferreira đã trình sáng kiến của mình lên một hội đồng khoa học tại triển lãm khoa học Google Science Fair do Google tổ chức và đã nhận giải thưởng cùng với một học bổng trị giá 50.000 USD.

Đánh giá về phát minh của Ferreira, bà Larissa Kelly, Giáo viên môn khoa học của anh trước đây ở trường Schull Community College cho biết: “Cậu ấy đã quan sát và giải quyết vấn đề mà cậu gặp ở địa phương mình, vấn đề cũng có ý nghĩa toàn cầu. Sáng kiến của Ferreira dựa trên các thành phần rất đơn giản thực sự là đột phá. Đây là tiềm năng để cung cấp các loại dung dịch có thể góp phần vào nỗ lực của toàn thế giới nhằm tách vi nhựa khỏi môi trường”.

Sau khi được tài trợ từ quỹ Footprint Coalition (do diễn viên Robert Downey Jr sáng lập), Ferreira đã bắt đầu nâng cấp công nghệ của mình để có thể sử dụng tại các cơ sở xử lý nước thải và ngăn vi nhựa trôi ra đại dương. Nhà khoa học trẻ này đã làm việc với Công ty Stress Engineering của Mỹ để hoàn thiện phát minh của mình và thiết kế một thiết bị bằng thép không gỉ, thủy tinh hoặc bằng nhựa tái chế. Ferreira cho biết công nghệ này “rất rẻ, nhanh và tiêu tốt ít năng lượng”.

Ferreira cũng đang phát triển một thiết bị hướng đến người tiêu dùng, có thể lắp đặt trong các ống nước tại nhà, giúp làm sạch nước khi chảy vào nhà cũng như nước thải từ nhà ra ngoài. Mục đích là cung cấp cho mọi người nước vừa an toàn vừa bền vững.

Bảo Lâm