Công nghệ biến cải bó xôi thành máy dò bom ngăn khủng bố

Cải bó xôi được cấy ghép ống nano cacbon có thể phản ứng với chất nitro-aromatics, giúp phát hiện mìn và đạn dược chôn dưới đất.

Sau khi cấy ghép ống nano cacbon, lá cải bó xôi có thể phát hiện bom đạn chôn dưới đất. Ảnh: Christine Daniloff.

Giáo sư Michael Strano, đến từ Viện Công nghệ Massachusetts, Mỹ và các đồng nghiệp cho biết cây cải bó xôi sau khi hấp thụ ống nano cacbon có thể phát hiện hóa chất nitro-aromatics trong mìn và đạn dược chôn dưới đất, theo BBC. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Nature Material hôm 31/10.

Phòng nghiên cứu của giáo sư Strano trước đó chế tạo các ống nano cacbon có thể sử dụng như một bộ cảm biến nhằm phát hiện chất hydrogen heroxide (H2O2), TNT và khí độc sarin. Khi phân tử của các chất này kết hợp với vật liệu polymer bọc xung quanh ống nano cacbon, nó làm thay đổi cách ống phát sáng.

Các nhà khoa học sau đó cấy ghép các hạt nano và ống nano cacbon vào lá cây cải bó xôi. Cây cải mất 10 phút để hấp thụ nước vào lá.

Để đọc được tín hiệu, nhóm nghiên cứu chiếu tia laser vào lá, khiến các ống nano phát ra ánh sáng huỳnh quang cận hồng ngoại. Ánh sáng này có thể phát hiện bằng máy chụp hồng ngoại nhỏ kết nối với máy tính hoặc một chiếc điện thoại thông minh loại bỏ bộ lọc tia hồng ngoại.

"Với công nghệ này, cây cải có thể giám sát nước ngầm rò rỉ từ đạn dược chôn dưới lòng đất hoặc chất thải chứa nitro-aromatics. Chúng có thể sử dụng trong các chương trình phòng thủ và giám sát khu vực công cộng để phát hiện các hoạt động khủng bố", giáo sư Strano nói.

Công nghệ hiện nay cho phép các nhà khoa học thu nhận dấu hiệu trong khoảng cách 1 m từ vị trí của cây cỏ. Họ đang nghiên cứu để mở rộng khoảng cách này.

Công nghệ biến nước thải thành dầu thô sinh học

Các nhà khoa học Mỹ sử dụng công nghệ hóa lỏng thủy nhiệt với nhiệt độ và áp suất cao để biến nước thải thành dầu thô sinh học chỉ trong vài phút.

Dầu thô sinh học được tạo ra từ bùn trong nước thải. Ảnh: Science Daily.

Nhà máy xử lý nước thải trong tương lai có thể trực tiếp biến nước thải thông thường thành dầu thô sinh học (biocrude) nhờ nghiên cứu của Phòng Thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (PNNL) thuộc Bộ Năng lượng Mỹ, theo Science Daily.

Các nhà khoa học bắt chước điều kiện địa chất của Trái Đất, sử dụng nhiệt độ và áp suất cao để tạo ra dầu thô sinh học từ nước thải chỉ sau vài phút, thay vì mất hàng triệu năm như trong tự nhiên. Sau đó, dầu thô được tinh chế bằng hoạt động lọc dầu thông thường. Kết quả nghiên cứu được công bố trên trang web của PNNL hôm 2/11.

Nước thải, hay cụ thể hơn là bùn thải, thường được xem là thành phần nguyên liệu không tốt để sản xuất nhiên liệu sinh học vì nó quá ướt. Nhóm nghiên cứu tại PNNL áp dụng công nghệ hóa lỏng thủy nhiệt (HTL) nhằm loại bỏ công đoạn sấy khô trong đa số các công nghệ chuyển đổi nước thải thành dầu thô sinh học hiện nay, làm giảm giá thành sản xuất và không tiêu tốn nhiều năng lượng.

Công nghệ HTL biến đổi chất hữu cơ có trong nước thải thành những hợp chất hóa học đơn giản. Các nhà khoa học làm tăng áp suất của hỗn hợp nguyên liệu đầu vào lên 204 atm, gấp 100 lần so với áp suất trong lốp xe hơi. Bùn điều áp sau đó đi vào hệ thống lò phản ứng hoạt động ở khoảng 349°C. Nhiệt độ và áp suất cao phá vỡ bùn thải thành nhiều thành phần khác nhau, bao gồm dầu thô sinh học và một dung dịch lỏng.

"Bùn thải đô thị chứa rất nhiều carbon cũng như chất béo. Chất béo tạo điều kiện cho việc chuyển đổi các vật liệu khác trong nước thải như giấy vệ sinh diễn ra thuận lợi, giúp bùn thải di chuyển qua lò phản ứng một cách dễ dàng và sản xuất dầu thô sinh học có chất lượng cao. Khi tinh chế, dầu thô sinh học sẽ trở thành xăng, dầu diesel và nhiên liệu máy bay phản lực", Corinne Drennan, chuyên gia nghiên cứu công nghệ năng lượng sinh học tại PNNL, cho biết.

Công nghệ HTL cũng có thể sản xuất dầu thô sinh học từ các loại nguyên liệu hữu cơ ướt, chẳng hạn như chất thải nông nghiệp. "Chúng tôi nghiên cứu và hoàn thiện công nghệ chuyển đổi thủy nhiệt hơn sáu năm qua để tạo ra một quy trình liên tục và có khả năng mở rộng, cho phép sử dụng chất thải ướt giống như bùn thải", Drennan nói.

PNNL cấp giấy phép công nghệ HTL cho tập đoàn Genifuel có trụ sở tại Utah. Genifuel đang lên kế hoạch hợp tác với tổ chức Metro Vancouver, Canada để xây dựng một nhà máy xử lý nước thải dựa trên công nghệ HTL đầu tiên ở Bắc Mỹ, với chi phí dự án ước tính khoảng 6 - 6,7 triệu USD.