Hiện nay, ô nhiễm vi nhựa trong nguồn nước uống đang trở thành mối lo ngại toàn cầu do tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Trước thực tế đó, các chuyên gia tại Viện Khoa học và Công nghệ thuộc Đại học Bang São Paulo (ICT-UNESP), Brazil đã công bố một phát hiện đáng chú ý về tiềm năng của cây chùm ngây (Moringa oleifera) trong việc làm sạch nước. Kết quả nghiên cứu đăng tải trên tạp chí khoa học chuyên ngành ACS Omega cho thấy hạt của loại cây này có khả năng lọc bỏ vi nhựa mà không cần dùng đến các hóa chất mạnh hay quy trình phức tạp.
Cây chùm ngây vốn có nguồn gốc từ Ấn Độ và phát triển mạnh tại hầu hết các vùng nhiệt đới trên thế giới. Từ lâu, lá và hạt của loại cây này đã được sử dụng làm thực phẩm nhờ giá trị dinh dưỡng vượt trội. Tuy nhiên, dưới lăng kính khoa học, hạt chùm ngây còn ẩn chứa những đặc tính hóa học đặc biệt phục vụ cho mục đích xử lý nước. Việc sử dụng chiết xuất thực vật làm tác nhân làm sạch không chỉ giảm thiểu gánh nặng chi phí mà còn giúp các cộng đồng nông thôn tiếp cận được nguồn nước sinh hoạt đảm bảo chất lượng.
Khả năng keo tụ tự nhiên từ loại thực vật bình dị
Trong các nhà máy xử lý nước truyền thống, nhôm sunfat thường được sử dụng làm chất đông tụ chính để loại bỏ các tạp chất lơ lửng. Tuy nhiên, nghiên cứu thực nghiệm của Gabrielle Batista tại Đại học Bang São Paulo đã chứng minh chiết xuất muối từ hạt chùm ngây đạt hiệu quả làm sạch tương đương với loại hóa chất này. Gabrielle Batista thực hiện công trình này trong khuôn khổ chương trình thạc sĩ tại ICT-UNESP, dưới sự dẫn dắt của Giáo sư Adriano Gonçalves dos Reis.
Nhóm nghiên cứu ghi nhận kết quả rất khả quan khi thử nghiệm trên các mẫu nước có độ kiềm cao. Trong môi trường đó, hoạt tính của chiết xuất hạt chùm ngây thậm chí vượt xa cả nhôm sunfat. Giáo sư Reis chỉ ra một hạn chế đáng kể của phèn nhôm là làm tăng lượng chất hữu cơ hòa tan trong nước sau xử lý, khiến quy trình lọc bỏ các chất này trở nên tốn kém hơn. Ngược lại, sử dụng hạt chùm ngây giúp duy trì tính ổn định của nguồn nước, phù hợp để triển khai tại các trang trại và khu dân cư nhỏ lẻ, nơi khả năng tài chính và kỹ thuật vận hành còn hạn chế.
Cơ chế trung hòa điện tích giúp loại bỏ vi nhựa
Nghiên cứu tập trung vào phương pháp lọc gián đoạn, một quy trình trong đó nước được xử lý sơ bộ bằng chất đông tụ trước khi đi qua bộ lọc cát. Đây là phương pháp tối ưu cho những nguồn nước có độ đục thấp, giúp rút ngắn các bước xử lý ban đầu mà vẫn đảm bảo độ trong suốt của nước thành phẩm. Hiệu quả của quá trình keo tụ đóng vai trò then chốt vì các hạt vi nhựa cũng như hầu hết các chất gây ô nhiễm trong nước thường mang điện tích âm. Đặc tính này khiến chúng đẩy nhau và phân tán trong nước, gây khó khăn cho việc thu gom thông qua các lưới lọc thông thường.
Khi thêm chiết xuất muối từ hạt chùm ngây vào nước, các protein bermuda có trong hạt đóng vai trò là chất trung hòa điện tích. Quy trình này triệt tiêu lực đẩy giữa các hạt vi nhựa, tạo điều kiện cho chúng liên kết lại với nhau. Kết quả thu được là sự hình thành của các cụm hạt có kích thước lớn hơn, hay còn gọi là các bông cặn. Những bông cặn này dễ dàng bị giữ lại khi nước chảy qua lớp cát lọc. Đặc biệt, chiết xuất muối chùm ngây là sản phẩm hoàn toàn có thể tự chế tạo tại nhà, giúp người dân chủ động hơn trong việc bảo vệ sức khỏe gia đình.
Quy trình thử nghiệm khắt khe với các hạt nhựa nguy hại
Để kiểm chứng lý thuyết, nhóm tác giả đã tiến hành thử nghiệm với nhựa polyvinyl clorua (PVC). Loại nhựa này được giới khoa học xếp vào nhóm vật liệu nguy hiểm nhất đối với sức khỏe con người do các đặc tính gây đột biến gen và tiềm ẩn nguy cơ ung thư. Vi nhựa PVC thường tồn tại dai dẳng trên bề mặt các nguồn nước tự nhiên và rất khó bị loại bỏ hoàn toàn bằng những hệ thống lọc thông thường hiện có.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng tia cực tím để chiếu xạ các hạt nhựa PVC nhằm mô phỏng quá trình lão hóa tự nhiên trong môi trường thực tế. Sau đó, nước nhiễm vi nhựa được xử lý bằng hệ thống thử nghiệm quy mô nhỏ mô phỏng các trạm xử lý nước thực tế. Để đo lường chính xác hiệu suất lọc, nhóm chuyên gia sử dụng kính hiển vi điện tử quét (SEM) để đếm số lượng hạt trước và sau khi xử lý. Kích thước của các cụm hạt hình thành cũng được phân tích tỉ mỉ thông qua máy ảnh tốc độ cao và công nghệ đo laser. Kết quả cho thấy tỷ lệ loại bỏ vi nhựa của chùm ngây tương đồng với phương pháp sử dụng nhôm sunfat truyền thống, khẳng định tiềm năng ứng dụng thực tiễn rất cao.
Hướng tới giải pháp xử lý nước bền vững cho cộng đồng
Hiện nay, nhóm nghiên cứu tại ICT-UNESP đang mở rộng thử nghiệm trên nguồn nước lấy từ sông Paraíba do Sul, nguồn cung cấp nước chính cho khu vực São José dos Campos. Những dữ liệu ban đầu cho thấy chiết xuất hạt chùm ngây vẫn giữ vững hiệu quả làm sạch ngay cả trong các điều kiện nước tự nhiên phức tạp với nhiều tạp chất hữu cơ và vô cơ đan xen. Thành công này tạo cơ sở vững chắc cho việc thay thế dần các chất keo tụ gốc kim loại.
Theo Giáo sư Reis, các cơ quan quản lý và giới chuyên gia y tế hiện nay đang đặt ra những tiêu chuẩn khắt khe hơn đối với việc sử dụng chất keo tụ gốc nhôm và sắt. Những hóa chất này vốn không có khả năng phân hủy sinh học, để lại dư lượng độc tính trong nguồn nước và tiềm ẩn các nguy cơ gây bệnh thần kinh lâu dài cho người sử dụng. Trên phương diện bảo vệ môi trường, việc tìm kiếm các giải pháp thay thế từ thực vật là nhu cầu cấp thiết.
Hạt chùm ngây nổi lên như một lựa chọn hứa hẹn, giải quyết đồng thời hai bài toán về hiệu quả kỹ thuật và tính thân thiện với môi trường. Phát hiện này hỗ trợ đắc lực cho các kế hoạch phát triển bền vững tại các cộng đồng nhỏ, nơi chi phí vận hành và khả năng tiếp cận công nghệ luôn là rào cản lớn. Việc tận dụng một loài cây nhiệt đới phổ biến để tạo ra nguồn nước uống an toàn không chỉ là kết quả nghiên cứu khoa học mà còn là một giải pháp nhân văn cho những khu vực khó khăn trên toàn thế giới.
