Nguyễn Trọng Hiếu: Với mô hình "Máy lọc, tách chiết không khí đa năng-tiện ích"

Ý tưởng sáng tạo mô hình “Máy lọc, tách chiết không khí đa năng - tiện ích” của em Nguyễn Trọng Hiếu (lớp 9⁴, Trường THCS Phú Thạnh, TP. Mỹ Tho) được Ban Tổ chức Cuộc thi Sáng tạo thanh, thiếu niên và nhi đồng tỉnh Tiền Giang lần thứ VIII - năm 2015 đánh giá cao về tính mới, khi được ứng dụng vào thực tế sẽ mang lại hiệu quả thiết thực về kinh tế, xã hội gắn với cải thiện môi trường không khí.

Tình trạng ô nhiễm môi trường hiện nay là vấn đề mang tính thời sự và đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm khắc phục tình trạng này, nhưng xem ra vẫn chưa có giải pháp hữu hiệu.

Qua chương trình Hóa học và Vật lý lớp 8, em Hiếu suy nghĩ và có ý tưởng sáng kiến ra mô hình máy lọc không khí tiện ích kết hợp với nhà kính để tạo ra hỗn hợp không khí có nồng độ khí ôxy (O₂) cao, trong lành thải trực tiếp ra môi trường tự nhiên.

Tuy nhiên, khi bắt tay thực hiện mô hình, em suy nghĩ phải tách chiết hỗn hợp khí sau khi lọc để đáp ứng nhu cầu của xã hội thì mô hình mới có tính khả thi.

Mô hình do em Hiếu sáng kiến nhằm mục đích lọc, tách chiết không khí kết hợp trồng cây xanh trong nhà kính để tạo ra hỗn hợp không khí có nồng độ khí O₂ cao do cây quang hợp tạo ra nhằm giảm thời gian tách chiết lấy khí O₂.

Mô hình hoạt động theo nguyên lý: Khi bật nguồn, hệ thống được máy tính trung tâm lập trình hoạt động như sau:

Máy bơm bơm hỗn hợp không khí ngoài môi trường tự nhiên có lẫn bụi và khí Cácbôníc (CO₂) vào nhà kính; hệ thống cây xanh sẽ nhờ ánh sáng mặt trời thực hiện quá trình quang hợp để biến khí CO₂ thành khí O₂ tạo ra hỗn hợp khí có nồng độ O₂ cao (cùng với khí CO₂ do cây chưa quang hợp hết và một số khí khác); hỗn hợp khí tiếp tục được dẫn qua hệ thống ống sục vào bình lọc có chứa nước vôi trong để lọc tất cả khí CO₂ và bụi, chỉ còn lại khí O₂, N₂ (và một số khí khác) sẽ nổi lên mặt nước và được dẫn đến máy làm lạnh.

Tại đây, máy làm lạnh (dựa vào nhiệt độ ngưng tụ của chất khí) sẽ hạ nhiệt độ xuống đến -183^oC, khi đó khí O₂ sẽ được hóa lỏng và được dẫn đến máy nén để nạp vào bình chứa, cung cấp cho ngành Y tế, ngành Hàng không, thợ lặn…

Tiếp theo, máy làm lạnh tiếp tục hạ nhiệt độ xuống đến -90^oC, khi đó khí N₂ sẽ hóa lỏng và được dẫn đến máy nén để nạp vào bình chứa, cung ứng cho ngành công nghiệp hóa chất (sản xuất axit nitric HNO₃), công nghiệp thực phẩm, làm lạnh, công nghiệp sản xuất phân bón…

Ngoài ra, nước vôi trong sau khi lọc hỗn hợp không khí tạo chất kết tủa (CaCO₃) dưới đáy bình lọc, đem nung tạo thành CaO (vôi sống) để tái sử dụng trong ngành Xây dựng, Nông nghiệp… (quét tường, sát trùng chuồng trại, ao cá…) giúp tiết kiệm chi phí, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Cô Bùi Thị Nguyệt Thu, giáo viên Trường THCS Phú Thạnh đã dành nhiều thời gian, công sức hỗ trợ em Hiếu hoàn thiện mô hình, cho biết: Mô hình do em Hiếu sáng kiến được Ban tổ chức cuộc thi đánh giá cao về tính mới, tính sáng tạo, đặc biệt nếu được ứng dụng vào thực tế, mô hình này không những mang lại hiệu quả thiết thực về kinh tế, xã hội, mà còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Tuy nhiên, khi triển khai vào thực tế, cần chú ý kỹ thuật xử lý lượng bụi lẫn trong không khí và tận dụng lượng nước bốc hơi khi nung CaCO₃ dùng để tưới hệ thống cây xanh trong nhà lưới (có thể thiết kế hệ thống tưới phun tự động sử dụng năng lượng mặt trời).

Mô hình này có một số ưu điểm như: Giảm giá thành so với đầu tư nhà kính; hệ thống nhà lưới vừa giúp ngăn không khí ô nhiễm đi vào khu vực sản xuất, vừa giúp hệ thống cây xanh thực hiện tốt quá trình quang hợp nhờ tiếp nhận được nguồn ánh sáng từ mặt trời chiếu xuống.  

HUỲNH VĂN XĨ