Nước là sự sống, nhưng hàng triệu người ở các nước đang phát triển vẫn chưa được tiếp cận nguồn nước uống sạch và an toàn. Sự khan hiếm này dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng — Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) ước tính khoảng 2 tỷ người trên toàn thế giới đang sử dụng nguồn nước uống bị ô nhiễm, gây ra hơn 485.000 ca tử vong do tiêu chảy mỗi năm.
Nhưng nhờ những tiến bộ đáng kinh ngạc của khoa học và công nghệ, các giải pháp lọc nước tiên tiến đang mang lại hy vọng cho những cộng đồng này. Hãy cùng tìm hiểu sâu hơn về một số công nghệ hứa hẹn nhất đang tạo ra sự khác biệt thực sự trên thực tế.
Tại sao lọc nước lại quan trọng?
Nước không an toàn chứa các tác nhân gây bệnh như vi khuẩn, vi-rút và ký sinh trùng, cũng như các chất gây ô nhiễm hóa học như asen, chì và nitrat.
Uống nước bị ô nhiễm gây ra các bệnh như tả, kiết lỵ và viêm gan A — những căn bệnh gây tử vong hàng đầu, đặc biệt là ở trẻ em dưới năm tuổi. Ở các vùng nông thôn, việc thiếu cơ sở hạ tầng thường đồng nghĩa với việc các nhà máy xử lý nước truyền thống trở nên bất khả thi, vì vậy các phương pháp lọc nước tiên tiến, chi phí thấp là rất cần thiết.
Thanh lọc bằng năng lượng mặt trời: Khai thác năng lượng thiên nhiên
Một trong những cải tiến đơn giản nhưng hiệu quả nhất là Khử trùng nước bằng năng lượng mặt trời (SODIS), được WHO chứng nhận. Phương pháp này sử dụng bức xạ UV-A và nhiệt từ ánh sáng mặt trời để loại bỏ 99,9% vi khuẩn và vi-rút. Các nghiên cứu ở các quốc gia như Kenya và Bolivia cho thấy SODIS làm giảm tiêu chảy ở trẻ em tới 40%. Phương pháp này chỉ cần chai nhựa PET trong suốt và ít nhất 6 giờ tiếp xúc với ánh sáng mặt trời mạnh.
Các thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời tiên tiến hơn bao gồm máy lọc nước UV năng lượng mặt trời tích hợp đèn, cung cấp khả năng khử trùng liên tục ngay cả trong những ngày nhiều mây, rất quan trọng đối với các cộng đồng không có điện lưới.
Lọc chi phí thấp: Vật liệu đơn giản, tác động lớn
- Bộ lọc cát sinh học là bộ lọc quy mô hộ gia đình sử dụng các lớp cát và sỏi, cùng với một lớp sinh học có tác dụng bẫy mầm bệnh. Một báo cáo của UNICEF cho biết chúng có thể loại bỏ tới 98% vi khuẩn và 100% ký sinh trùng. Chi phí lắp đặt tại địa phương cho những bộ lọc này khoảng 20-50 đô la và có thể sử dụng trong nhiều năm với chi phí bảo trì cơ bản.
- Bộ lọc gốm, ban đầu được phát triển bởi những người thợ gốm và sau đó được mở rộng trên toàn thế giới, sử dụng đất sét xốp và đôi khi được tẩm bạc. Các ion bạc mang lại hiệu quả kháng khuẩn lâu dài, và bộ lọc có thể loại bỏ 99% vi khuẩn và động vật nguyên sinh.
- Các công nghệ màng, chẳng hạn như siêu lọc, trước đây thường rất tốn kém, nhưng những cải tiến trong màng polymer và sản xuất đang giúp giảm chi phí. Chúng có thể loại bỏ virus và kim loại nặng như asen — một vấn đề lớn ở những nơi như Bangladesh, nơi hàng triệu người tiếp xúc với asen trong nước ngầm.
Khử trùng bằng hóa chất: Đáng tin cậy và hiệu quả
- Khử trùng bằng clo là một phương pháp lâu đời và hiệu quả. Clo tiêu diệt hầu hết các tác nhân gây bệnh trong vòng 30 phút, và các viên clo nhỏ được phân phối rộng rãi bởi các tổ chức phi chính phủ. Tuy nhiên, do lo ngại về mùi vị và liều lượng, phương pháp này thường được kết hợp với các chiến dịch giáo dục.
- Hệ thống ion hóa đồng-bạc được sử dụng trong nguồn cung cấp nước cộng đồng. Chúng giải phóng các ion phá vỡ màng tế bào vi khuẩn, mang lại hiệu quả khử trùng không hóa chất, kéo dài hàng tuần, đã được chứng minh là hiệu quả ở những nơi như Mexico.
Các hóa chất mới nổi như quy trình oxy hóa nâng cao (AOP) sử dụng ozone hoặc hydro peroxide kết hợp với tia UV để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ và thuốc trừ sâu — công nghệ chủ yếu dành cho các hệ thống quy mô cộng đồng nhưng hứa hẹn sẽ được mở rộng trong tương lai.
Công nghệ nano: Tương lai của công nghệ lọc nước
Vật liệu nano mang lại sức mạnh lọc vượt trội nhờ hoạt động ở quy mô phân tử. Ví dụ, màng lọc graphene oxide có thể lọc vi khuẩn, vi-rút, kim loại nặng và thậm chí cả muối. Các nhà nghiên cứu tại các viện nghiên cứu như MIT và Đại học Manchester đang phát triển các thiết bị lọc nano chạy bằng năng lượng mặt trời, tiêu thụ ít năng lượng và có thể di động, hoàn hảo cho hoạt động cứu trợ thiên tai và ứng dụng ở vùng nông thôn.
Một số bộ lọc nano sử dụng vật liệu quang xúc tác có khả năng phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ dưới ánh sáng mặt trời, cung cấp khả năng lọc liên tục mà không cần phụ gia hóa học.
Tham gia cộng đồng và phát triển bền vững
Chỉ công nghệ thôi là chưa đủ. Thành công của hệ thống lọc nước phụ thuộc vào việc đào tạo cộng đồng địa phương về vận hành và bảo trì. Các chương trình của các tổ chức như Quỹ Gates tập trung vào việc xây dựng năng lực để đảm bảo công nghệ được áp dụng và duy trì lâu dài.
Các giải pháp di động như LifeStraw, có khả năng lọc tới 1.000 lít nước với giá khoảng 20 đô la, giúp người dân tiếp cận nguồn nước sạch trong khi các dự án cơ sở hạ tầng lớn hơn đang được phát triển.
Thách thức và hướng tới tương lai
Mặc dù đã có những tiến bộ, nhưng những thách thức như rào cản chi phí, sự chấp nhận văn hóa và hậu cần bảo trì vẫn còn tồn tại. Hơn nữa, tình trạng ô nhiễm bởi các hóa chất công nghiệp như PFAS (“hóa chất vĩnh cửu”) đòi hỏi những giải pháp tiên tiến hơn nữa.
Nghiên cứu đang được tiến hành tập trung vào việc kết hợp năng lượng mặt trời giá cả phải chăng, công nghệ nano và cảm biến thông minh để tạo ra các hệ thống lọc tự giám sát — một bước đột phá cho các cộng đồng vùng sâu vùng xa.
Kết thúc
Những đổi mới trong lĩnh vực lọc nước là cứu cánh thiết yếu cho hàng triệu người ở các nước đang phát triển, kết hợp khoa học, công nghệ và hành động cộng đồng để cung cấp nguồn nước an toàn. Từ ánh sáng mặt trời và cát đơn giản đến công nghệ nano tiên tiến, những giải pháp này cho thấy sự khéo léo của con người có thể giải quyết một trong những thách thức cấp bách nhất của thế giới.
Vậy nên, lần tới khi bạn rót một cốc nước sạch, hãy nhớ đến khoa học đáng kinh ngạc đã biến hành động đơn giản đó thành hiện thực cho tất cả mọi người — bất kể họ sống ở đâu.
