Các nhà khoa học đã thành công chiết xuất kim loại từ nước thải, phải chăng ngành khai khoáng sắp có biến đổi lớn?

Khi nước thải bị ô nhiễm kim loại nặng, quá trình khử nhiễm thường tốn kém và phức tạp. Nhưng một loại vật liệu mới, được thiết kế để lọc các ion đồng ra khỏi nước một cách chính xác, cho thấy rằng quá trình xử lý nước có thể có chi phí hợp lý hơn. Đồng thời, nước thải có thể trở thành một nguồn kim loại bền vững quan trọng.

Quy trình làm sạch nước thải ngày nay loại bỏ tất cả mọi thứ, không chỉ các chất gây ô nhiễm mà còn bao gồm cả chất dinh dưỡng và khoáng chất thiết yếu, để hình thành bùn chứa chất độc hại.

Ngược lại, được phát triển ở dạng nguyên mẫu bởi một nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley của Bộ Năng lượng Mỹ, công nghệ mới có mục tiêu là nhắm tới và chỉ giữ lại các ion đồng.

Jeff Urban, giám đốc Cơ sở cấu trúc nano vô cơ tại Berkeley Lab’s Molecular Foundry và là tác giả chính của một bài nghiên cứu mới trên tạp chí về công nghệ, cho biết: “Nó giống như một miếng bọt biển pha lê. Khi bạn đặt nó vào nước, nó sẽ nở ra. Thay vì hấp thụ tất cả mọi thứ, miếng bọt biển này rất nhạy cảm với đồng vì kích thước của các lỗ chân lông và độ dính của các lỗ chân lông này đối với đồng.”

Vật liệu mới có tên gọi là ZIOS (kẽm imidazole salicylaldoxmine) và đủ bền để có thể sử dụng trong nước có tính axit từ mỏ đồng. Khi nó chứa đầy đồng, kim loại này có thể được lấy ra và sau đó nó có thể được sử dụng lại.

Các nhà khoa học bắt đầu với đồng vì nó dễ bị nhắm mục tiêu hơn. Trong khi đây là một chất dinh dưỡng với liều lượng nhỏ, hàm lượng đồng cao trong nước sẽ trở nên nguy hiểm. Urban cho biết: “Có những khu vực trên thế giới mà mức đồng trong nước ngầm tăng cao đang là một vấn đề lớn.”

Vật liệu mới cũng có thể được thiết kế để thu giữ các kim loại khác trong nước. Một ví dụ là lithium, nguyên liệu chính để sản xuất pin, được sử dụng trong ô tô điện và lưu trữ năng lượng tái tạo.

Urban nói: “Chúng tôi xem đây là một khuôn mẫu cho một chiến lược tổng thể nhằm thực hiện các phân tách có mục tiêu và chính xác.”

Mục tiêu cuối cùng là các nhà máy xử lý nước thải có thể sử dụng các bộ lọc có khả năng lọc đồng thời và chính xác các vật liệu khác nhau, khử từng vật liệu khỏi nước thải theo từng kênh khác nhau. Nếu được thực hiện ở quy mô lớn, công nghệ lọc mới có thể trở thành một nguồn cung cấp vật liệu mới mà không ảnh hưởng đến môi trường giống như quá trình khai thác kim loại truyền thống.

Công nghệ này vừa nhanh hơn và ít tốn kém hơn so với các phương pháp loại bỏ chất ô nhiễm khác. Urban nói: “Nguyên liệu ban đầu rất rẻ. Và nó có tuổi thọ tốt, vì vậy bạn không phải trả tiền để thay thế nó.”