Ngộ độc chì

Hiện nay, trên báo đài, chúng ta thường xuyên nghe về những vụ nguồn nước sinh hoạt, nguồn nước ngầm, nước giếng khoan,... bị nhiễm chì, hay một số thông tin liên quan đến ngộ độc chì. Tuy nhiên, liệu bạn có thực sự hiểu chì là gì, những tác động của nó tới con người và tại sao các nước đều có ngưỡng tiêu chuẩn về hàm lượng chì có trong nguồn nước, nguồn không khí và thực phẩm. Bài viết này sẽ cung cấp cho các bạn cái nhìn tổng quan nhất về chì và những tác động của chúng tới cuộc sống của con người.

Đầu tiên, chì là gì?

Chì là một nguyên tố kim loại tự nhiên và có thể được tìm thấy trong lớp vỏ Trái Đất. Bên cạnh những lợi ích mà kim loại này đem lại trong sản xuất công nghiệp và trong cuộc sống, chì cũng là một chất độc cực kỳ nguy hiểm đối với con người và động vật, thậm chí có thể dẫn đế tử vong.

Chì có thể tìm thấy ở đâu?

Chì có thể được tìm thấy ở mọi nơi quanh chúng ta, với một lượng rất nhỏ, chẳng hạn như trong không khí, đất, nước và thậm chí là ngay trong ngôi nhà của bạn. Đa số mọi người đều không ngờ rằng chúng ta có thể bị phơi nhiễm chì ngay từ những thứ rất thường ngày, ví dụ như, chì đã từng được sử dụng làm đường ống dẫn khí đốt trong gia đình, trong một số thiết bị lạnh công nghiệp. Chì và các hợp chất của chì được sử dụng một cách rất rộng rãi trong rất nhiều các sản phẩm gia dụng, bao gồm sơn, gốm, đường ống, đồ hàn chì, đường ống dẫn khí, pin, đạn dược và mỹ phẩm.

Sau khi được sử dụng, chì có thể được thải ra môi trường dưới nhiều hình thức khác nhau. Chúng có thể được xả thẳng ra môi trường như một chất thải công nghiệp hay có thể được đựng trong các vật chứa chẳng hạn như trong pin hoặc ắc-qui. Bản thân chì cũng có mặt trong đất với tỷ lệ 50-400 phần triệu, tuy nhiên, các hoạt động của con người như khai mỏ, sản xuất công nghiệp hay trong chính rác thải sinh hoạt của chúng ta đã làm cho nồng độ chì trong đất cao bất thường và vượt ngưỡng cho phép ở nhiều khu vực.

Bên cạnh các nguồn rác thải rắn, chì cũng có thể được xả vào không khí thông qua hoạt động của các phương tiện giao thông hay là con đường xả khí thải công nghiệp. Bằng con đường không khí, chì sẽ được lưu chuyển đi xa hơn, trước khi được tích lại trong đất và bám vào các hạt. Bên cạnh đó, tùy thuộc và loại hợp chất, chì có thể bị nước rửa trôi khỏi nền đất một cách khá dễ dàng.

Do đặc tính dễ dàng lưu chuyển qua các môi trường, khí, đất và nước, nhiều quốc gia đã ban hành các quy định về ngưỡng hàm lượng chì cho phép trong không khí, nước uống, đất, các sản phẩm tiêu dùng, thực phẩm. Từ đó có những biện pháp giúp làm giảm lượng chì xả thải ra môi trường.

Nguy hiểm tiềm ẩn

Đối với trẻ nhỏ

Chì là một chất độc cực kỳ nguy hiểm đối với trẻ em. Do cơ thể đang trong giai đoạn phát triển nên trẻ có khả năng hấp thụ chì nhanh hơn nhiều so với người trưởng thành, chưa kể đến não và hệ thần kinh còn non yếu có thể bị chì tác động một cách mạnh mẽ. Trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ có khả năng phơi nhiễm chì cao do trong quá trình vui chơi, trẻ có thể cho đất, cát hoặc các vật dụng chứa chì vào miệng một cách vô thức. Ngoài ra, thức ăn cũng là một trong các nguyên nhân gây ngộ độc chì ở trẻ, do trẻ đã ăn phải thức ăn hoặc nước uống tại những vùng bị nhiễm chì hoặc đồ ăn được rửa bằng nước có hàm lượng chì cao.

Người trưởng thành và phụ nữ mang thai

Người trưởng thành có thể bị phơi nhiễm chì thông qua con đường ăn uống, có thể, chúng ta trực tiếp ăn phải các loại thức ăn hay uống nước tại nguồn nước bị nhiễm chì hoặc đơn giản như trong không khí chúng ta hít thở có chứa nhiều khói bụi hoặc hơi chì ví dụ như trong nhà mới sơn hoặc trong khu công nghiệp sản xuất có sử dụng chì.

Chì ảnh hưởng thế nào đối với sức khỏe con người?

Chì có thể ảnh hưởng tới nhiều cơ quan và hệ cơ quan trong cơ thể. Trẻ em dưới sáu tuổi là đối tượng dễ bị chì tác động nhất.

Đối với trẻ nhỏ

Thậm chí chỉ một lượng chì rất nhỏ cũng có thể đẫn đến các hậu quả sau:

•         Suy giảm khả năng học tập
•         Giảm khả năng phát triển trí tuệ và có thể phát triển tính hiếu động thái quá (Hyperactivity)
•         Chậm lớn
•         Dễ mắc các bệnh về thính lực
•         Thiếu máu
•        Trong một số trường hợp nặng, trẻ có thể bị hôn mê lâu dài và dẫn tới tử vong

Phụ nữ mang thai

Chì có thể tích tụ lại trong cơ thể trong một thời gian dài, chúng được tích trữ tại xương cùng với can-xi. Trong thai kỳ, can-xi từ xương của người mẹ có thể được sử dụng để hình thành khung xương ban đầu ở trẻ nhỏ trong điều kiện người mẹ ăn uống không đủ chất. Tuy nhiên, do chì cũng được tích lũy trong xương nên chúng cũng được giải phóng và đi vào thai nhi trong quá trình này và dẫn tới các vấn đề như thai chậm phát triển và có thể dẫn tới sinh non.

Ngoài ra, chì còn có thể gây ra các ảnh hưởng tiêu cực đến hệ tuần hoàn, làm tăng huyết áp, giảm hoạt động chức năng của thận và các vấn đề về sinh sản ở cả nam và nữ.

Biện pháp phòng tránh ngộ độc chì

Ngôi nhà là nơi có khả năng phơi nhiễm chì cao, do đó, chúng ta cần thường xuyên lau dọn nhà cửa, không sử dụng các nguồn nước nhiễm chì cũng như xây nhà tránh xa các nguồn phát thải chì như khu công nghiệp, mỏ kim loại.Nếu bạn vừa sơn lại nhà, hãy thực hiện các biện pháp làm sơn nhanh khô và tạo điều kiện thoáng khí trong nhà, tránh để hơi sơn tích tụ. Chỉ sử dụng nguồn nước sạch và đã qua kiểm định để ăn uống.

Đối với trẻ nhỏ, cần ngăn không cho trẻ đưa đồ chơi, các vật thể lạ hay đất cát vào miệng. Sau khi cho trẻ chơi ngoài trời, cần rửa tay và thay quần áo mới cho trẻ. Chọn thức ăn cho trẻ một cách thận trọng, khác với người trưởng thành, trẻ em, đặc biệt là trẻ dưới 6 tuổi rất nhạy cảm với chì và có thể dễ dàng bị ảnh hưởng nếu không được phòng ngừa kỹ lưỡng.

Phạm Ngọc Sơn

Ngộ độc rượu Methanol

Tổng quan

Methanol là một dung môi hòa tan được sử dụng trong công nghiệp, tuy nhiên, đây là một chất có độc lực mạnh và có thể gây ra nhiều biến chứng nguy hiểm như nhiễm acid chuyển hóa, các di chứng thần kinh và thậm chí có thể tử vong. Hiện nay, rất nhiều các cơ sở nấu rượu không đạt chuẩn, hoặc cố tình pha methanol vào rượu để bán cho người tiêu dùng.

Các kỹ thuật hình ảnh hiện đại ngày nay đã cho chúng ta cái nhìn sâu sắc hơn về các biểu hiện lâm sàng của ngộ độc rượu methanol. Hơn nữa, các biến chứng về thần kinh ngày càng được ghi nhận với số lượng nhiều hơn, cho thấy người tiêu dùng đã phải hấp thụ một lượng rượu độc vô cùng lớn. Theo một nghiên cứu của Jaff và cộng sự, việc nhiễm độc methanol có thể dẫn đếncác thay đổi điện tâm đồ (ECG- electrocardiogram). Zakharov và cộng sự đã đề xuất một phương án cho phép các bác sĩ có thể chuẩn đoán và góp phần nâng cao hiệu quả điều trị ngộ độc rượu thông qua việc đo lường chỉ số S-formate. Theo nghiên cứu này, khi nồng độ S-formate tăng vượt qua ngưỡng 3.7 mmol/L, bệnh nhân bắt đầu xuất hiện các triệu chứng lâm sàng đầu tiên, mà cụ thể ở đây là sự suy giảm thị lực. Khi nồng độ S-formate cao hơn 11-12 mmol/L, người bệnh có thể sẽ mắc phải các di chứng nguy hiểm về mắt và thần kinh. Nạn nhân có thể tử vong, hoặc sống tiếp với các di chứng nặng nề, suy giảm khả năng lao động nếu S-formate > 17.5 mmol/L, S-lactate > 7.0 mmol/L, và pH< 6.87.

Các biến chứng

Mất thị lực

Cơ chế cụ thể khiến bệnh nhân bị mất thị lực sau khi nhiễm độc methanol hiện vẫn chưa được tìm hiểu một cách đầy đủ. Formic acid, chất độc chuyển hóa từ methanol, có thể là nguyên nhân của biến chứng này.

Nồng độ methanol trong huyết thanh cao hơn 20 mg/dL, bệnh nhân bắt đầu có những thương tổn về mắt. Sự thay đổi về đáy mắt (Funduscopic changes) có thể xuất hiện chỉ một vài giờ sau khi uống methanol, sau 48 giờ, bệnh nhân xuất hiện các triệu chứng nặng hơn như phù đĩa thị (Optic disc edema) và sung huyết.

Để hạn chế các thương tổn về thị lực, nạn nhân cần được giải độc càng sớm càng tốt và khống chế sự chuyển hóa của methanol.

Mất khả năng vận động

Bạn có thể hình dung, nếu một người có thể sống sót sau khi ngộ độc rượu sẽ có những dấu hiệu như của một bệnh nhân Parkinson. Biến chứng này là do nồng độ Formic Acid tăng cao, nguyên nhân của triệu chứng này đến nay vẫn chưa được làm sáng tỏ. Một giả thiết cho rằng formic acid có khả năng làm suy giảm hoạt động con đường dopaminergic và làm tăng hoạt độ enzyme dopa-β-hydrolase.

Sau khi nhiễm độc methanol, nạn nhân có thể biểu hiện các triệu chứng trên ngay lập tức hoặc có thể sau vài tuần mới biểu hiện. Các triệu chứng như chân tay rung, xơ cứng, giảm khả năng vận động (hypokinesis) cũng xuất hiện trong nhiều trường hợp.Trong trường hợp phương pháp trị liệu truyền thống không có hiệu quả, bệnh nhân có thể có biểu hiện có thắt cơ.

Sinh lý bệnh

Methanol có độc tính không cao, các biến chứng của nó chủ yếu do việc hình thành lượng lớn formic acid, một sản phẩm chuyển hóa của methanol.

Methanol nhanh chóng được tuyến tiêu hóa hấp thụ và chuyển hóa ở gan. ở giai đoạn đầu, methanol chuyển thành formaldehyde dưới sự xúc tác của enzyme alcohol dehydrogenase (ADH). Phản ứng này chậm lại ở các bước tiếp theo. Sau đó, dưới sự xúc tác của enzyme aldehyde dehydrogenase,  formaldehyde tiếp tục được chuyển hóa thành formic acid. Chu kỳ sống của formaldehyde ước tính khoảng 1-2 phút.

Formic acid có thể bị oxy hóa trở thành carbon dioxide và nước dưới sự có mặt của tetrahydrofolate. Quá trình chuyển hóa acid này mất rất nhiều thời gian, do đó, chúng thường được tích lũy lại trong cơ thể, đây là nguyên nhân của việc nhiễm acid chuyển hóa.

Những tác động đến thị lực của methanol đã được mô tả rất chi tiết ở các ca ngộ độc, nhưng chúng ta vẫn chưa thể hiểu một cách rõ nét cơ chế gây nên các triệu chứng này. Hiện tượng mất thị lực có thể do sự mất hoạt động chức năng của ty thể, nằm trong tế bào thần kinh mắt, dẫn đến chứng phù, xung huyết, và teo thần kinh thị giác.

Sự mất myelin (demyelination) của tế bào thần kinh thị giác được các nhà khoa học cho là do formic acid hình thành đã phá hủy cấu trúc các phân tử myelin.

Nguy cơ

Một cách hiển nhiên, không có một ai trong chúng ta lại sử dụng methanol để tự vẫn. Tuy nhiên, ở các bệnh viện, người ta vẫn thường ghi nhận các ca nhiễm độc methanol dưới nhiều hình thức khác nhau.

Trẻ em: Đây là một trong những đối tượng thường ngộ độc methanol. Do hệ thống phòng vệ của trẻ không đủ khỏe cũng nhưng chúng chưa biết đến các nguồn chất độc hại xung quanh chúng nên trẻ thường bị phơi nhiễm hoặc thậm chí là uống nhầm methanol và dẫn đến những hậu quả  đáng tiếc. Bản thân methanol được sử dụng trong các hệ thống làm lạnh, nước hoa, các dung môi hòa tan sơn, dung dịch photocopy, và trong nước rửa xe. Đây đều là những vật dụng trong nhà và trẻ có thể vô tình phơi nhiễm.

Người nghiện rượu: Đây là đối tượng ngộ độc methanol thường gặp nhất. Các nhà sản xuất rượu luôn muốn tăng lợi nhuận kinh doanh, nên một số doanh nghiệp thường bổ sung methanol vào rượu do chúng có giá thành rẻ hơn và khó bị phát hiện nếu chỉ ngửi thông thường. Đây là một hành vi phi pháp và đáng được lên án.

Công nhân công nghiệp: Ở các xưởng công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp sản xuất hóa chất cơ bản, người lao động có nguy cơ phơi nhiễm, hoặc ngộ độc methanol rất cao, do chúng được sử dụng để sản xuất formaldehyde và senlac.

Phạm Ngọc Sơn

Bảy quy trình tách chiết làm thay đổi thế giới

Tách chiết một chất ra khỏi hỗn hợp mà không sử dụng nhiệt sẽ làm giảm lượng tiêu thụ năng lượng của thế giới một cách đáng kể và đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Trong một công bố được đăng trên tạp chí “Nature”, hai nhà khoa học là David S. Sholl và Ryan P. Lively đã tổng kết bảy quy trình phân tách làm thay đổi thế giới.

Đa số các quy trình tách chiết công nghiệp hiện nay cần rất nhiều thời gian để có thể phân tách một chất ra khỏi hỗn hợp thô ban đầu, có thể là nhiều ngày hoặc thậm chí nhiều tuần lễ. Các quy trình này, ví dụ như chưng cất, tiêu thụ tới 10-15% tổng năng lượng toàn cầu. Do đó, các nhà khoa học vẫn đang cố gắng tìm ra các phương pháp tách chiết tiết kiệm năng lượng hơn nhưng không làm giảm hiệu suất của phản ứng, đặc biệt là trên các lĩnh vực như lọc dầu, sản xuất hóa chất cơ bản, chế biến giấy, việc này có thể giúp tiết kiệm 100 triệu tấn carbon dioxide xả thải và thông qua việc tiết giảm năng lượng tiêu thụ có thể tiết kiệm 4 tỷ đô la Mỹ hàng năm.

Không may thay, nhiều phương pháp tách chiết như tách chiết dựa trên sự khác biệt về kích thước phân tử lại chỉ mới được phát triển và ước tính chi phí để đi vào vận hành cũng không hề nhỏ. Các kỹ sư công nghiệp và các nhà khoa học đang cố phát triển các hệ thống màng giá rẻ hoặc các phương pháp đặc biệt để tách chiết hóa chất mà không sử dụng nhiệt.

Dưới đây là bảy phương pháp tách chiết không dùng nhiệt đáng chú ý mà nếu được phát triển, chúng sẽ đem lại bước tiến mới cho toàn nhân loại.

Tách chiết các Hydrocarbon từ dầu thô

Dầu thô là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất nhiên liệu, nhựa và các hợp chất polymer khác. Hàng ngày, các khu lọc dầu trên toàn thế giới có thể xử lý 90 triệu thùng dầu thô, đây là một con số khổng lồ, đủ cung cấp cho mỗi người trên toàn thế giới có 2 lít dầu sử dụng mỗi ngày. Đa số các nhà máy này đều sử dụng công nghệ chưng cất ở áp suất khí quyển (AD- Atmospheric Distillation) , quy trình này tiêu thụ đến 230 gigawatt (GW) mỗi năm, tương đương với tổng năng lượng tiêu thụ của nước Anh năm 2014 và bằng nửa lượng điện tiêu thụ của bang Texas, Hoa Kỳ. Ở một khu lọc dầu quy mô nhất, mỗi ngày có 200,000 thùng dầu thô được đun nóng trong cột cao 50 mét để tạo ra hàng ngàn chất khác nhau tại các điểm nhiệt. Dầu sáng làm sản phẩm cuối của quá trình và ở đỉnh tháp (ở nhiệt độ khoảng 20⁰C), trong khi các sản phẩm nặng hơn thì nằm ở các lớp dưới và có nhiệt độ cao hơn nhiều (có thể lên đến 400⁰C).

Việc tìm ra một phương pháp tách chiết khác thật sự rất khó do bản thân dầu thô đã có chứa rất nhiều các phân tử khác nhau và với độ nhớt rất lớn, chưa kể, trong hỗn hợp này có chứa rất nhiều các chất gây ô nhiễm như các hợp chất sulfur và các kim loại độc như thủy ngân và nickel. Cơ sở lý thuyết giúp các nhà khoa học phát triển một phương pháp tách chiết mới đến nay vẫn chủ yếu dựa trên sự khác biệt về các đặc tính phân tử, ví dụ như ái lực hóa học, kích thước phân tử. Các phương pháp tách chiết sử dụng màng cũng như các phương pháp không sử dụng nhiệt khác có thể có hiệu suất cao hơn so với phương pháp chưng cất ở áp suất khí quyển nhưng chúng vẫn chưa thể áp dụng vào thực tiễn và cần thêm các thí nghiệm bổ sung. Các nhà khoa học cần tìm ra các vật liệu có thể phân tách nhiều họ phân tử một lúc và tránh làm phát thải các chất gây ô nhiễm môi trường.

Tách chiết Uranium từ nước biển

Năng lượng hạt nhân sẽ trở thành nguồn cung cấp năng lượng chính cho toàn thế giới trong tương lai. Mặc dù tiến trình phát triển của ngành công nghiệp hạt nhân vẫn chưa thực sự rõ ràng nhưng hiện nay, chúng ta vẫn đang tiêu thụ một lượng Uranium rất lớn. Nguồn Uranium chúng ta đang khai thác hiện nay được lấy chủ yếu từ các mỏ quặng địa chất, tuy nhiên, nguồn Uranium này không phải là vô hạn, con người cần tìm kiếm một nguồn Uranium mới. Dựa trên các thống kê mới, chúng ta có 4 tỷ tấn Uranium trong nước biển với nồng độ là một phần một tỷ.

Các nhà khoa học đã theo đuổi con đường tách chiết Uranium trong nước biển trong nhiều thập kỷ nay. Nhiều loại vật liệu mới được phát triển để “bắt giữ” các phân tử Uranium, ví dụ như các phân tử polymer xốp chứa nhóm amidoxime. Song, các phân tử polymer này không chỉ “giữ” Uranium mà còn “bắt nhầm” các kim loại khác như Vanadium, Cobalt và Nickel. Các nhà hóa học cần phát triển các quy trình mới để loại bỏ các kim loại này. Trong giai đoạn 1999-2001, các nhóm nghiên cứu Nhật Bản đã “bắt giữ” được 350 g Uranium bằng cách sử dụng  một loại vật liệu hấp thụ.

Để khởi động quy trình sản xuất năng lượng hạt nhân cần hàng trăm tấn Uranium thô, do đó, các quy trình tách chiết Uranium cần sớm được hoàn thiện. Đặc biệt, các nhà khoa học cũng cần phát triển các kỹ thuật sản xuất mới nhằm giảm giá thành của các loại vật liệu hấp thụ.

Kỹ thuật này cũng có thể được biến đổi để tách chiết các kim loại có giá trị khác như Lithium (được sử dụng để sản xuất pin). Có thể bạn sẽ bất ngờ nếu biết lượng lithium hòa tan trong nước  biển nhiều gấp 10 lần lượng lithium có trên đất liền.

Tách chiết các Alkene từ các Alkane

Công nghiệp sản xuất nhựa như polyethene và polypropene cần một lương alkene không lồ, mà ở đây là ethane và propene (được gọi là các olefin). Hiện nay, chúng ta sản xuất tới hơn 200 triệu tấn ethane và propene mỗi năm, tương đương với việc bình quân, mỗi chúng ta sử dụng 30 kg. Việc tách chiết ethane từ ethane hiện nay vẫn dựa trên phương pháp chưng cất lạnh áp suất cao (ở nhiệt độ -160⁰C). Tính toán ban đầu cho thấy, chỉ riêng việc tách chiết propene và ethane đã chiếm tới 0.3% tổng lượng tiêu thụ năng lượng toàn cầu, tương đương với lượng điện năng tiêu thụ của Singapore trong một năm.

Tương tự như lọc dầu, các hệ thống phân tách không dựa trên sự phân tách lớp có thể làm giảm 10% năng lượng tiêu thụ. Ví dụ, các màng carbon đang được phát triển hiện nay có thể phân tách “hơi” alkene ở nhiệt độ phòng và dưới áp suất bình thường (nhỏ hơn 10 bar). Nhưng phương pháp này vẫn chưa thể tách chiết được alkene với độ tinh khiết cao trên 99.9%.

Tách khí nhà kính từ khí thải

Việc phát thải khí CO₂ và các hydrocarbon như methane từ các nhà máy luyện kim là nguyên nhân chính dẫn đến sự biến đổi khí hậu toàn cầu. Hẳn tất cả mọi người đều nghĩ chúng ta cần tách các khí nhà kính từ khí thải và xử lý chúng theo một quy trình đặc biệt. Nói có vẻ dễ nhưng thực hiện thì không dễ một chút nào. Các chất lỏng như monoethanolamine có thể phản ứng với CO₂, nhưng để loại CO₂ từ dung dịch sau phản ứng cần rất nhiều nhiệt năng, bên cạnh đó, để thực hiện toàn bộ quy trình này cần một lượng tiền khổng lồ. Có thể bạn sẽ chưa tin, nhưng ví dụ như ở Hoa Kỳ, việc xử lý CO₂ theo phương pháp này sẽ tiêu tốn tới 30% tổng GDP tăng trưởng hàng năm. Các phương pháp khác tiết kiệm hơn hiện vẫn còn đang được nghiên cứu và phát triển.

Tách chiết các kim loại đất hiếm từ quặng

15 kim loại lanthanide, hay được gọi là các kim loại đất hiếm, được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp và trong cuộc sống hàng ngày, ví dụ như để chế tạo nam châm và làm chất xúc tác trong các phản ứng lọc dầu, europium và terbium được sử dụng trong các bóng đèn huỳnh quang. Tuy nhiên, các kim loại này lại chỉ được tìm thấy trong quặng thô và với số lượng rất nhỏ. Bên cạnh đó, các kim loại đất hiếm có các tính chất hóa học tương tự nhau nên chúng thường ở dạng hỗn hợp và rất khó phân tách.

Để tách các kim loại đất hiếm, người ta thường sử dụng các phương pháp “cơ học” như như sử dụng phân tách từ và phân tách tĩnh điện. Song, các phương pháp này không hiệu quả cho lắm, chúng tiêu tốn rất nhiều hóa chất và tạo ra quá nhiều chất gây ô nhiễm và các chất phóng xạ.

Tách chiết các dẫn xuất của Benzene

Quy trình sản xuất các loại polymer, nhựa, sợi, các dung môi và nhiên liệu phụ thuộc rất lớn vào Benzene, một hydrocarbon dạng vòng, cũng như các dẫn xuất của nó như toluene, ethylbenzene và các đồng phân của xylene. Hiện nay, các chất này vẫn được chưng cất trong các cột và tiêu thụ một lượng năng lượng rất lớn, khoảng 50 GW, năng lượng này đủ cho 40 triệu hộ gia đình sử dụng.

Các đồng phân của xylene là các phân từ khác nhau chủ yếu về cấu trúc phân tử, từ đó làm thay đổi đặc tính hóa học của chúng. Các đồng phân này được sử dụng rất rộng dãi, ví dụ như para-xylene (hay p-xylene) được sử dụng để sản xuất các polymer như nhựa polyethylene terephthalate (PET). Tính riêng ở Mỹ, mỗi người đã sử dụng 8 kg p-xylene mỗi năm. Sự tương đồng về kích thước phân tử cũng như nhiệt độ sôi là rào cản chủ yếu trong việc tách chiết các loại đồng phân của xylene. Các bước tiến mới trong kỹ thuật phân tách màng hay các chất hấp thụ cho phép làm giảm lượng năng lượng tiêu thụ trong quá trình phân tách. Tuy nhiên, cũng như các quy trình phân tách ở trên, việc tách chiết các dẫn xuất của Benzen cần được cải tiến rất nhiều để có thể sử dụng trên quy mô lớn.

Tách muối từ nước biển

Sự khử muối (Desalination) - dù thông qua chưng cất hoặc qua màng lọc đều tiêu tốn rất nhiều năng lượng, điều này khiến việc tách chiết muỗi hay các chất gây ô nhiễm trong nước trở nên không khả thi. Chưng cất không phải là một phương pháp tối ưu, bằng các tính toán nhiệt động lực học, chúng ta có thể xác định năng lượng tối thiểu để tạo ra nước ngọt từ nước biển và kết quả cho ra khiến người ta gạt bỏ ngay phương án sử dụng chưng cất, quá trình này sử dụng năng lượng gấp 50 lần giới hạn cơ bản.

Lọc thẩm thấu ngược, đây là quá trình sử dụng áp lực đẩy nược biển đi qua một màng lọc để tạo ra nước tinh khiết, phương pháp này chỉ cần 25% năng lượng giới hạn nhiệt động lực học. Nhược điểm của phương pháp này là các màng lọc có hiệu suất lọc không cao và chi phí để vận hành không hề nhỏ. Hiện nay, phương pháp này mới chỉ được sử dụng trên quy mô công nghiệp ở Trung Đông và Australia.

Cuối bài báo, Sholl và Lively đã nêu ra con đường giúp phát triển các kỹ thuật phân tách không sử dụng nhiệt.

1. Trong nghiên cứu, cần xem xét các hỗn hợp hóa học thực tế và các điều kiện cần thiết để thực hiện;

2. Đánh giá tính khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật của phương pháp;

3. Xem xét quy mô áp dụng của phương pháp (có thể áp dụng trên quy mô công nghiệp hay chỉ trong phòng thí nghiệm);

4. Đào tạo đội ngũ kỹ sư hóa học và nhà hóa học để phát triển các kỹ thuật tách chiết mới.

Phạm Ngọc Sơn

Nguồn tham khảo:

www.nature.com