Hai học sinh lớp 8 trường THCS Giảng Võ (Hà Nội) thực hiện ý tưởng ứng dụng vật liệu nano TiO2 pha tạp sắt để xử lý nước thải hộ gia đình, trước khi được thải ra ngoài.
Sống tại khu vực đối diện với sông Tô Lịch, mỗi ngày đi học, Hoàng Nhật Minh thường phải đi qua khu vực nước đen ngòm và bốc mùi. Tìm hiểu về các phương pháp xử lý nước thải trên thế giới, Minh biết được, nano TiO2 là vật liệu phổ biến được các chuyên gia môi trường sử dụng và đặc biệt ấn tượng với những cống nước thải sạch đến mức có thể nuôi cá Koi ở Nhật.
“Hồi đầu năm khi các chuyên gia Nhật Bản sang xử lý nước cho sông Tô Lịch, em có theo dõi quá trình này. Tuy nhiên, đợt xử lý này chưa được thành công nguyên nhân là do nước sinh hoạt của các hộ gia đình không hề qua xử lý được xả thải ra sông hằng ngày. Vì thế, em luôn suy nghĩ về một phương án có thể xử lý tốt hơn” – Hoàng Nhật Minh chia sẻ.
Chia sẻ những trăn trở của mình với Bùi Linh Ngân - bạn học cùng trường có chung đam mê nghiên cứu khoa học, cả hai đưa ra ý tưởng xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho một hoặc một vài hộ gia đình. Cụ thể, mỗi hộ có một bể xử lý nước thải bằng TiO2 riêng, trước khi được xả thải ra sông. Điều này sẽ giúp giảm phần nào gánh nặng xử lý nước thải ở các hệ thống như sông Tô Lịch.
Mang ý tưởng này đến với ban tổ chức của cuộc thi Intel ISEF 2020, Minh và Ngân đã nhận được sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Cao Khang – Phó Giám đốc Trung tâm Khoa học và Công nghệ nano, Giảng viên Khoa Vật lí, ĐH Sư phạm Hà Nội. Sau hơn 1 tháng làm việc liên tục cùng thầy trên phòng thí nghiệm, Nhật Minh và Linh Ngân đã chế tạo thành thành công TiO2 và thiết kế bộ xử lý nước thải gồm bể lọc có chứa TiO2, đèn chiếu sáng và máy bơm tuần hoàn.
Kết quả là nước thải ô nhiễm được bổ sung thêm TiO2, dưới tác động của ánh sáng tử ngoại (có thể sử dụng ánh sáng mặt trời), sau 4 giờ đã được xử lý sạch lên tới 70%.
Theo thầy Nguyễn Cao Khang, trên thế giới, đối với học sinh lớp 7, 8 ở nhiều nước trên thế giới, việc chế tạo vật liệu nano TiO2 không phải là điều mới mẻ vì từ nhỏ các em đã được giáo dục theo phương pháp tích hợp STEM. Tuy nhiên, với học sinh ở Việt Nam, đây là bước khởi đầu đáng ghi nhận cho cố gắng tìm tòi kiến thức không có trong sách giáo khoa và học đi đôi với hành.
“Việc các em có thể chế tạo được hạt nano TiO2, và bước đầu biết sử dụng hạt này để xử lý nước thải trong phòng thí nghiệm là rất tốt. Nó cho các học sinh lớp 8 như Minh và Ngân kiến thức nền tảng để xây dựng ý tưởng thực hiện nghiên cứu khác và đam mêm nghiên cứu khoa học ” – thầy Nguyễn Cao Khang nói.
“Cái khó lớn nhất khi thực hiện nghiên cứu này là có nhiều kiến thức, thí nghiệm nằm ngoài hiểu biết và chúng em chưa từng được học. Em được thực hiện và quan sát từng thí nghiệm về cách TiO2 khử các chất bẩn trong nước dưới ánh sáng mặt trời. Nếu không tự tay thực hiện, em sẽ chỉ nhìn và nghe những câu chuyện về người Nhật biến nước bẩn thành nước sạch như một điều kỳ diệu mà thôi” – Bùi Linh Ngân cho biết.
Để có thêm kiến thức, cả Ngân và Minh được PGS.TS Nguyễn Cao Khang giao đọc thêm tài liệu bằng tiếng Anh. Quan trọng hơn, nhờ đọc tài liệu mà các em nắm được cách các nhà khoa học trên thế giới đã và đang ứng dụng TiO2 trong xử lý nước thải như thế nào và cách xây dựng ý tưởng nghiên cứu.
Thầy Nguyễn Cao Khang kể lại: “Tôi tự hào khi các em đến phòng thí nghiệm làm việc từ sáng đến chiều như sinh viên và luôn giữ được tâm lý hào hứng, sự nghiêm túc với mỗi thí nghiệm”.
Quan trọng hơn, thành công này tiếp tục nuôi dưỡng những ý tưởng và niềm đam mê khoa học với những học sinh cấp 2. Cả Minh và Linh quả quyết, các em sẽ tiếp tục tìm hiểu về TiO2 và tìm kiếm các giải pháp tối ưu trong việc ứng dụng vật liệu này để xử lý nước thải ở Việt Nam.
Nguồn: Báo Khoa học và Phát triển, ngày 7/11/2020.