Hãy thử tưởng tượng một buổi sáng, bạn cầm trên tay miếng xơ mướp thô ráp, một vật dụng quá đỗi bình dị. Nhưng sẽ thế nào nếu tôi nói rằng, chính miếng xơ mướp ấy, qua bàn tay và khối óc của các nhà khoa học Việt, đã trở thành một vũ khí tân tiến trong cuộc chiến chống ô nhiễm môi trường? Đó không phải là viễn cảnh, đó là câu chuyện có thật về xốp xơ mướp hút dầu và vi nhựa.
Câu chuyện này bắt đầu từ năm 2021, tại phòng thí nghiệm của trường Đại học Việt Nhật (Đại học Quốc gia Hà Nội), nơi TS. Trần Thị Việt Hà và các cộng sự trăn trở trước bài toán ô nhiễm ngày một nhức nhối. Họ đã nhìn thấy tiềm năng phi thường ẩn sau thứ vật liệu tưởng chừng như đơn sơ nhất.
Cơn Ác Mộng Vô Hình Mang Tên Dầu Và Vi Nhựa
Trước khi đi sâu vào giải pháp, chúng ta cần thực sự cảm nhận được sự nguy hiểm của kẻ thù. Ô nhiễm dầu và vi nhựa không phải là những khái niệm xa xôi, chúng đang hiện hữu ngay trong cuộc sống của chúng ta, gặm nhấm sức khỏe của hành tinh từng ngày.
Vết Dầu Loang – Nỗi Đau Của Đại Dương
Hãy hình dung một vệt dầu loang khổng lồ trên mặt biển, lấp lánh dưới ánh mặt trời như một dải lụa ngũ sắc chết chóc. Bên dưới vẻ ngoài “ảo diệu” đó là một thảm kịch. Lớp dầu ngăn cản oxy hòa tan vào nước, bóp nghẹt sự sống của các sinh vật biển. Những chú chim biển tội nghiệp bị lớp dầu dính chặt lấy bộ lông, mất đi khả năng bay và giữ ấm, rồi chết trong đau đớn.
Các phương pháp xử lý truyền thống như đốt cháy có thể loại bỏ dầu, nhưng lại trả vào không khí một lượng lớn khí CO2 và SO2, biến ô nhiễm nước thành ô nhiễm không khí. Chúng ta như đang rơi vào một vòng luẩn quẩn, giải quyết vấn đề này lại làm nảy sinh vấn đề khác.
Vi Nhựa – Kẻ Thù Thầm Lặng
Nếu dầu loang là kẻ thù hữu hình, thì vi nhựa lại là một sát thủ vô hình. Theo báo cáo của Ngân hàng Thế giới, Việt Nam thải ra khoảng 3,1 triệu tấn rác thải nhựa mỗi năm. Những mảnh nhựa lớn theo thời gian sẽ phân rã thành hàng tỷ hạt vi nhựa li ti, có kích thước chỉ vài micromet.
Những hạt này len lỏi vào khắp nơi: trong nguồn nước chúng ta uống, trong muối chúng ta ăn, trong không khí chúng ta hít thở và trong cơ thể của các loài hải sản. Độc tính của vi nhựa thậm chí còn lớn hơn cả những mảnh nhựa lớn mà mắt thường thấy được. Chúng ta đang vô tình nạp vào cơ thể mình những “quả bom hẹn giờ” mà không hề hay biết.
Xốp Xơ Mướp Hút Dầu và Vi Nhựa: Điều Kỳ Diệu Đến Từ Vật Liệu Quen Thuộc
Giữa bối cảnh đáng báo động đó, phát minh của TS. Trần Thị Việt Hà và nhóm nghiên cứu xuất hiện như một tia sáng cuối đường hầm. Họ đã biến một vật liệu tự nhiên, rẻ tiền và thân thiện với môi trường thành một giải pháp công nghệ cao. Vậy, vì sao xơ mướp có thể hút dầu và vi nhựa khỏi nước?
Bí mật nằm ở một quá trình biến đổi đầy thông minh, một cú “lột xác” ngoạn mục của chính miếng xơ mướp.
Biến “Ưa Nước” Thành “Siêu Kỵ Nước” – Bí Mật Nằm Ở Lớp Sáp Tự Nhiên
Bản chất của xơ mướp tự nhiên là ưa nước. Cấu trúc của nó chứa rất nhiều nhóm hydroxyl, khiến nó có khả năng thấm hút nước một cách tự nhiên. Đây là lý do chúng ta dùng nó để tắm hay rửa bát rất hiệu quả.
Nhưng để hút dầu, nó phải “ghét” nước trước đã. Đây chính là điểm đột phá trong nghiên cứu của TS. Trần Thị Việt Hà. Nhóm đã không dùng hóa chất phức tạp, mà tìm đến một giải pháp “thuận tự nhiên”: dùng sáp.
Sau khi được làm sạch, những miếng xơ mướp được “khoác” lên mình một lớp áo choàng đặc biệt bằng cách nhúng và phun phủ sáp tự nhiên như sáp ong, sáp cọ, sáp đậu nành. Lớp sáp này tạo ra một bề mặt nhám ở cấp độ vi mô, đồng thời thay đổi hoàn toàn đặc tính của xơ mướp.
Từ một vật liệu ưa nước, nó trở thành vật liệu siêu kỵ nước. Khi thử nghiệm, góc tiếp xúc giữa giọt nước và bề mặt xơ mướp đã được xử lý lên tới trên 150 độ. Hãy tưởng tượng giọt nước rơi trên bề mặt này, thay vì thấm vào, nó sẽ vo tròn lại và lăn đi như những viên bi trên lá sen. Đây chính là chìa khóa đầu tiên để tách dầu ra khỏi nước.
Cơ Chế Hút Dầu Và “Bẫy” Vi Nhựa Hoạt Động Như Thế Nào?
Khi đã có khả năng “ghét” nước, miếng xốp xơ mướp giờ đây lại thể hiện một “tình yêu” mãnh liệt với dầu và một khả năng đặc biệt trong việc “săn” vi nhựa.
- Cơ chế hút dầu: Nhờ lớp phủ sáp, miếng xốp trở nên ưa dầu (oleophilic). Khi được thả vào hỗn hợp nước và dầu, nó sẽ nổi nhẹ nhàng trên bề mặt. Trong khi đẩy nước ra xa, nó lại tham lam hút lấy dầu, hoạt động như một miếng bọt biển chọn lọc, chỉ thấm thứ nó cần và bỏ qua mọi thứ khác. Dầu sẽ nhanh chóng bị hút vào cấu trúc rỗng bên trong của xơ mướp.
- Cơ chế bẫy vi nhựa: Việc thu giữ các hạt vi nhựa có kích thước siêu nhỏ (khoảng 5 μm) lại là một câu chuyện hấp dẫn khác. Nó dựa trên hai hiện tượng vật lý:
- Hiện tượng mao dẫn: Cấu trúc 3D chằng chịt, đầy lỗ rỗng của xơ mướp tạo ra một ma trận không gian. Khi dòng nước chảy qua, các hạt vi nhựa sẽ bị cuốn vào và mắc kẹt lại trong “mê cung” này.
- Tương tác tĩnh điện: Bề mặt của vật liệu sau khi xử lý và các hạt vi nhựa mang điện tích trái dấu, tạo ra một lực hút tĩnh điện. Lực hút này giống như một thỏi nam châm vô hình, giữ chặt các hạt vi nhựa lại, không cho chúng thoát ra.
Sự kết hợp của hai cơ chế này biến miếng xốp xơ mướp thành một cái bẫy vi nhựa cực kỳ hiệu quả.
Những Con Số Biết Nói: Hiệu Suất Đáng Kinh Ngạc Của Xốp Xơ Mướp
Một phát minh sẽ chỉ là ý tưởng nếu không được chứng minh bằng hiệu quả thực tế. Và những con số mà nhóm nghiên cứu của TS. Trần Thị Việt Hà công bố thực sự gây kinh ngạc.
Kết quả thử nghiệm cho thấy:
- Hiệu suất tách dầu đạt trên 99% đối với hỗn hợp dầu/nước. Cụ thể, khoảng 88g vật liệu xốp xơ mướp có thể hút gọn 72g dầu.
- Hiệu suất hấp thụ vi nhựa cũng đạt 99%, với khả năng thu giữ 381 mg vi nhựa polystyrene trong 569 g nước.
Những con số này không chỉ là dữ liệu khô khan. Chúng vẽ nên một bức tranh đầy hy vọng: một giải pháp có khả năng làm sạch gần như hoàn toàn cả dầu và vi nhựa khỏi môi trường nước. Đây là điều mà chưa có nhóm nghiên cứu nào trên thế giới công bố về một vật liệu duy nhất có thể xử lý đồng thời cả hai tác nhân ô nhiễm này.
Không Chỉ Là Phát Minh, Đây Là Tương Lai Bền Vững Cho Việt Nam
Điều làm cho công trình của TS. Trần Thị Việt Hà và các cộng sự trở nên đặc biệt giá trị không chỉ nằm ở hiệu suất, mà còn ở tính thực tiễn và bền vững của nó.
Trước đây, các nghiên cứu tương tự thường dựa trên xốp công nghiệp (polyurethane, melamine) và các hóa chất phủ phức tạp, chỉ phù hợp với quy mô phòng thí nghiệm. [1] Chúng vừa đắt đỏ, vừa có thể gây ô nhiễm thứ cấp và khó phân hủy.
Ngược lại, giải pháp xốp xơ mướp mang trong mình những ưu điểm vượt trội:
- Nguồn gốc tự nhiên: Xơ mướp và sáp tự nhiên là những vật liệu có sẵn, rẻ tiền, dễ trồng và hoàn toàn có khả năng phân hủy sinh học.
- Quy trình đơn giản: Quá trình chế tạo không đòi hỏi kỹ thuật cao hay thiết bị phức tạp và đặc biệt nhanh chóng, chỉ mất khoảng 1 giờ để hoàn thành một mẻ sản phẩm.
- Khả năng ứng dụng rộng rãi: Với sự đơn giản và chi phí thấp, phương pháp này hoàn toàn có thể được triển khai ở quy mô lớn, từ việc xử lý nước thải công nghiệp đến việc tạo ra các bộ dụng cụ xử lý sự cố tràn dầu quy mô nhỏ cho các tàu thuyền, bến cảng.
PGS. TS Nguyễn Minh Phương (Khoa Hóa học, Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội) đã đánh giá rất cao nghiên cứu này, nhận định đây là một ý tưởng mới, độc đáo và có tính ứng dụng cao, giải quyết được vấn đề mang tính thời sự toàn cầu. Việc sử dụng vật liệu tự nhiên để biến tính bề mặt là một hướng đi thú vị và đầy hứa hẹn.
Kết Luận
Từ một vật dụng dân dã trong gian bếp, xơ mướp đã bước vào phòng thí nghiệm và trở thành niềm tự hào của khoa học Việt Nam. Câu chuyện về xốp xơ mướp hút dầu và vi nhựa của TS. Trần Thị Việt Hà không chỉ là một câu chuyện về một phát minh khoa học.
Đó là câu chuyện về tư duy sáng tạo, về khả năng nhìn thấy điều phi thường trong những vật bình thường. Đó là minh chứng cho thấy việc quay về với tự nhiên, tìm kiếm các giải pháp bền vững chính là con đường đúng đắn cho tương lai. Phát minh này đã mở ra một chương mới đầy hy vọng trong cuộc chiến bảo vệ nguồn nước và hệ sinh thái của chúng ta.
