Nước châu Âu sở hữu công nghệ thu phục được NASA ngay từ khi còn "thai nghén": Đó là gì?

1. Sự bắt chước khôn ngoan

Trong thế giới ngày nay, nơi khan hiếm nước và ô nhiễm nước gây ra những mối đe dọa toàn cầu sắp xảy ra đối với sự phát triển kinh tế trong tương lai, các quốc gia, chính phủ, công ty và cá nhân kêu gọi hành động. Đáp lại nhu cầu đó, Aquaporin A/S là một công ty tại Đan Mạch đã phát triển một sản phẩm kết hợp giữa công nghệ và sinh học để xử lý nước công nghiệp.

Công nghệ này được lấy cảm hứng từ cách vận chuyển và làm sạch nước của ở nhiều sinh vật, bao gồm cả hệ thống lọc tự nhiên của thận con người. Qua hàng tỷ năm tiến hóa, hệ thống này đã trở thành hình mẫu cho các cấu trúc màng và vật liệu lọc năng suất, chất lượng cao.

Công ty đã nghiên cứu để phát triển một hệ thống lọc nước dựa trên protein aquaporin. Aquaporin cho phép rễ cây hút nước từ đất và thận của con người có thể lọc khoảng 170 lít chất lỏng mỗi ngày. Chúng có tính chọn lọc cao, chỉ cho nước đi qua.

2. Công nghệ mới "thu phục" NASA

Sau khi nghe qua công nghệ này, NASA đã bắt đầu đặt hàng. Do vấn đề mà NASA đã phải đối mặt ngay từ những ngày đầu thành lập là sự cần thiết phải lọc nước một cách hiệu quả vì chi phí vận chuyển lớn của nước vào không gian. Trên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS), từng giọt hơi ẩm đến nước tiểu đều được lọc, làm sạch và tái sử dụng. Nhưng hệ thống hiện tại phụ thuộc vào các tầng lọc nặng nề, làm giảm nhiệm vụ tiếp tế và phải được thay thế sau mỗi 90 ngày.

Công ty đã bắt đầu với hai loại bộ lọc cơ bản - một cho thẩm thấu ngược, sử dụng áp lực để đẩy chất lỏng qua bộ lọc và một cho thẩm thấu thuận, hoạt động mà không cần bất kỳ năng lượng hoặc ảnh hưởng nào từ bên ngoài. Trong thẩm thấu thuận, thử nghiệm với nước muối cho thấy vì muối không thể đi qua màng nên nó bị giữ lại. Đường cũng có tác dụng tương tự.

Các thử nghiệm xác nhận rằng màng Aquaporin nguyên mẫu hoạt động tốt hơn hệ thống được sử dụng trên ISS. Các cuộc thử nghiệm sâu hơn trên trạm vũ trụ, được tài trợ bởi Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) đã chứng minh công nghệ hoạt động tốt trong không gian và các protein đủ ổn định để tồn tại ít nhất một năm - thử nghiệm dài nhất cho đến nay.

Công ty Aquaporin A/S cũng đã phối hợp với Công ty Hàng không Vũ trụ Đan Mạch để sản xuất các hệ thống lọc nước cho NASA và ESA.

3. Công cuộc chiếm lĩnh thị trường tỷ đô

Điểm mấu chốt để có thể thương mai hóa phát hiện này không phải là tạo ra các protein aquaporin mà là cố định chúng vào một lớp màng. Đó là điều mà 20 người của công ty Aquaporin A/S phải mất 8 năm để tìm ra. 1 gram aquaporin có thể lọc được 700 lít nước trong một giây.

Công ty hiện bán các mô-đun gia dụng dưới bồn rửa được sản xuất bằng màng thẩm thấu ngược cho các nhà phân phối ở nước ngoài, đặc biệt là ở Trung Quốc và Ấn Độ. Trên toàn cầu, bộ lọc nước đại diện cho một thị trường trị giá 27 tỷ đô la.

4. Tương lai của aquaporin

Giám đốc công ty Aquaporin A/ S cho biết các sản phẩm thẩm thấu ngược lọc nước nhanh gấp đôi so với các thiết bị lọc hiện có khác, do hiệu quả của các protein. Chúng cũng tăng gần gấp đôi tỷ lệ thu hồi nước. Công ty đang nghiên cứu các màng có thể sử dụng thẩm thấu ngược để khử muối trong nước biển với hiệu quả cao hơn và chi phí thấp hơn so với công nghệ hiện có, đồng thời họ cũng đang nghiên cứu việc sử dụng thẩm thấu thuận để khử muối.

Tương lai của các màng sinh học này chính là việc biến đổi gen vi khuẩn để tạo ra các protein aquaporin trong màng lipid, giúp bộ lọc có khả năng tự phục hồi, không phải thay thế.