Phát hiện cách cây bụi trên sa mạc thu nước hiệu quả từ không khí
Một nhóm các nhà khoa học, do postdoc Marieh Al-Handawi và giáo sư hóa học Panče Naumov của Phòng thí nghiệm vật liệu thông minh Abu Dhabi, ĐH New York và Trung tâm Vật liệu kỹ thuật thông minh của Viện nghiên cứu Abu Dhabi NYU (CSEM) đã phát hiện cơ chế để một cây sa mạc bản địa của UAE thu được hơi ẩm từ không khí sa mạc. Đó cũng là cách để nó sống sót trong môi trường khô cằn trên trái đất.
Việc nhận diện được cơ chế độc nhất vô nhị này, trong đó cây cối bài tiết muối để tách và ngưng tụ nước trên bề mặt lá cây, có thể có tiềm năng giúp phát triển những công nghệ mới và cải thiện những công nghệ tồn tại như gieo mây để khai thác nguồn nước từ khí quyển.
Tamarix aphylla, hay athel tamarisk, một loài thực vật hạt trần trong họ Cupressaceaem, là một cây bụi sống trong sa mạc ưa mặn, nghĩa là có thể sống sót trong những điều kiện siêu mặn. Theo thời gian, cây này đã tiến hóa để có thể lấy được đầy đủ độ ẩm có trong không khí và sương mù ở UAE.
Rất nhiều loài cây và động vật sinh sống ở các vùng thiếu nước đã phát triển các cơ chế khai thác nước và các đặc điểm hình thái sinh lý giúp chúng có năng lực thu hoạch được các nguồn nước dồi dào, chưa được khai thác như sương mù. Các nguyên lý cơ bản chi phối hành vi thu thập nước tự nhiên này được coi như một nguồn gợi ý cho những công nghệ thu thập nước mới nổi, vốn đang được phát triển để tối ưu hiệu quả của các phương pháp khai thác độ ẩm không khí hiện có.
Trong bài báo mang tên “Harvesting of Aerial Humidity with Natural Hygroscopic Salt Excretions” (Khai thác độ ẩm không khí với việc bài tiết muối hút ẩm tự nhiên), được xuất bản trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences 1, các nhà nghiên cứu đã trình bày phát hiện của mình về những khía cạnh hóa lý của phát thải muối và các cơ chế thu thập nước ở cây Tamarix aphylla cho phép nó phát triển trong vùng cát siêu mặn.
Cây này đã hấp thụ nước muối từ đất thông qua bộ rễ của mình, lọc được muôi và loại bỏ dung dịch có nồng độ muối cao qua các bề mặt ngoài của lá. Các nhà nghiên cứu tìm thấy khi dung dịch muối trải qua quá trình hóa hơi, nó chuyển đổi thành hỗn hợp tinh thể có khả năng hút ẩm với ít nhất 10 loại khoáng chất khác nhau.
Họ cũng khám phá ra là một số tinh thể muối có thể thu hút được độ ẩm từ không khí ngay cả khi các mức độ ẩm trong không khí ở mức rất thấp (khoảng 55% độ ẩm tương đối). Hơi ẩm này tích tụ trên bề mặt của lá cây và sau đó được hấp thụ hết.
“Phát hiện của chúng tôi không chỉ tiết lộ một cơ chế khai thác nước phức hợp độc đáo của tự nhiên mà còn mở ra những công thức thiết kế trên hỗn hợp muối sinh học có thể hữu dụng cho khai thác nước trong không khí hiệu quả hoặc gieo mây ở độ ẩm thấp”, tác giả thứ nhất Al-Handawi nói.
“Điều này hứa hẹn sẽ cách mạng hóa các thực hành gieo mây bằng việc sử dụng chúng thêm hiệu quả và thân thiện với môi trường trong khi vẫn phù hợp với nhiệm vụ của chúng ta là sử dụng các nguồn nước một cách cẩn thận”.
Tình trạng khan hiếm nước ngọt ở quy mô toàn cầu thúc đẩy các nghiên cứu tìm những công nghệ khai thác nước thay thế để bổ sung cho các nguồn nước thông thường hiện có trong các vùng thiếu nước. Đặt vào một bối cảnh rộng lớn hơn, cơ chế tự nhiên này được nhóm nghiên cứu phát triển cho khai thác độ ẩm trong không khí thân thiện với những loại muối lành tính như chất hấp thụ độ ẩm có thể cung cấp một cách tiếp cận do sinh học gợi ý có thể giúp hoàn thiện hơn việc thu thập nước bằng các công nghệ gieo mây hiện có.
Anh Vũ tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2023-10-reveal-common-shrub-efficiently-harvests.html
————————————————–
1. https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2313134120
