Trung Quốc: Phương pháp mới tạo ra vật liệu bán dẫn từ nước thải

Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố một phương pháp mới cho phép chuyển đổi các chất nhiễm kim loại nặng trong nước thải thành hóa chất hữu ích để sản xuất các vật liệu bán dẫn có giá trị 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 thông thường.

Thông thường, quá trình sản xuất vật liệu bán dẫn có sự liên kết ở mức độ cao giữa các phương pháp vật lý, hóa học, điện, điện tử, luyện kim và nhiều phương pháp khác.

Tuy nhiên, thành phần đa dạng và phức tạp của nước thải công nghiệp đặt ra thách thức khi sử dụng nó làm nguồn dinh dưỡng cho vi khuẩn. Trong khi đó, hạn chế trong sản xuất khiến chi phí cho việc này cao gấp 100 lần giá vàng. Vì vậy để tìm ra một phương pháp tối ưu hơn, các nhà nghiên cứu muốn tìm cách chuyển đổi các chất ô nhiễm trong nước thải thành các chất bán dẫn sinh học lai – các chất được tạo thành từ các thành phần sinh học và phi sinh học.

Thế nhưng, trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã lựa chọn vi khuẩn Vibrio natriegens – vi khuẩn có khả năng sinh sản và phát triển nhanh trong nước có độ mặn cao và trong nước thải cũng như có khả năng sử dụng nhiều nguồn carbon khác nhau. Sau đó, 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 những hạt nano bán dẫn trên bề mặt Vibrio natriegens, tạo thành các chất bán dẫn lai sinh học – là chất có sự tích hợp chất xúc tác sinh học và vật liệu nano bán dẫn.

Theo nhà khoa học Gao Xiang – thành viên nhóm nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ Tiên tiến Thâm Quyến (SIAT), các hạt nano có thể tăng hiệu quả 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 hấp thụ bổ sung năng lượng Mặt Trời.

Giới chuyên gia đánh giá nghiên cứu này cũng góp phần mở đường cho quá trình sản xuất sạch hơn, giúp hỗ trợ xử lý nước thải cũng như thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn, hướng đến mục tiêu vừa kéo dài tuổi thọ của vật chất vừa loại bỏ tác động tiêu cực đến môi trường.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Sustainability. 

Đại Phong (T/h)