Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã công bố một phương pháp mới cho phép chuyển đổi các chất nhiễm kim loại nặng trong nước thải thành các hóa chất có ích để sản xuất các vật liệu bán dẫn bền vững và thân thiện với môi trường.

Nghiên cứu này mở ra tiềm năng sản xuất các chất bán dẫn lai sinh học với chi phí thấp hơn so với các phương pháp truyền thống. Thường, quá trình sản xuất vật liệu bán dẫn liên quan đến nhiều phương pháp như vật lý, hóa học, điện, điện tử, luyện kim và nhiều phương pháp khác.

Tuy nhiên, trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã chọn vi khuẩn Vibrio natriegens - một loại vi khuẩn có khả năng sinh sản và phát triển nhanh trong nước mặn và nước thải, cũng như có khả năng sử dụng nhiều nguồn carbon khác nhau. Sau đó, họ tiến hành khử sulfate cho Vibrio natriegens, khiến vi khuẩn này hấp thụ trực tiếp sulfate, carbon hữu cơ và kim loại nặng trong môi trường nước thải.

Quá trình này sẽ tạo ra các hạt nano bán dẫn trên bề mặt của Vibrio natriegens, tạo thành các chất bán dẫn lai sinh học - là chất kết hợp giữa xúc tác sinh học và vật liệu nano bán dẫn.

Theo Gao Xiang, một nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ Tiên tiến Thâm Quyến (SIAT), các hạt nano có thể tăng cường hiệu suất tổng hợp của các chất lai sinh học và chuyển đổi các chất ô nhiễm trong nước thải thành các chất bán dẫn lai sinh học thông qua quá trình hấp thụ năng lượng Mặt trời.

Các chuyên gia đánh giá nghiên cứu này cũng đóng góp vào việc mở ra cơ hội sản xuất sạch hơn, hỗ trợ xử lý nước thải và thúc đẩy kinh tế tuần hoàn, hướng đến mục tiêu kéo dài tuổi thọ của vật chất và giảm thiểu tác động tiêu cực lên môi trường. Kết quả của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Sustainability.

Hiện nay, khoảng 80% lượng nước thải toàn cầu được xả ra môi trường mà không trải qua bất kỳ biện pháp xử lý nào để loại bỏ ô nhiễm. Trong số 20% được xử lý, chỉ một phần rất nhỏ được tái sử dụng trực tiếp. Việc tái chế nước thải từ nhà tắm, máy giặt, bể bơi và sản xuất công nghiệp có thể giúp tiết kiệm nguồn nước quý giá và giảm thiểu thải độc hại ra môi trường.

Nước tái chế có thể được sử dụng để cung cấp cho nhà vệ sinh, tưới cây xanh, rửa sạch đường, làm nước làm mát cho máy bay hoặc các cơ sở công nghiệp, từ đó trả lại cho môi trường tự nhiên hoặc thậm chí biến nước uống.

Các phương pháp tái chế nước thải bằng cách loại bỏ các chất bẩn và chất gây ô nhiễm để tái sử dụng nước có thể được áp dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới như Singapore, Namibia, Úc, Israel. Ví dụ, tại Singapore, 40% nguồn cung cấp nước đến từ nước thải tái chế, nhờ vào việc sử dụng các máy bơm khổng lồ chạy sâu dưới lòng đất để biến nước thải thành nước sạch, phục vụ nhu cầu tiêu dùng của con người và giảm thiểu ô nhiễm đại dương.

Khánh Chi (Tổng hợp)