Những phát minh hướng đến tương lai 

Xem với cỡ chữ
Năm 2020 qua đi với nhiều biến động, đặc biệt là tác động của đại dịch Covid-19. Nhiều ngành nghề, nhiều lĩnh vực bị ảnh hưởng nặng nề. Tuy nhiên, trong giới khoa học, những phát minh phục vụ cho cuộc sống con người vẫn luôn phát triển.

Sà lan tự động gom rác thải

Một hệ thống thu gom rác nổi tại các con sông bị ô nhiễm trên thế giới mang tên Interceptor đang được tổ chức phi lợi nhuận Ocean Cleanup của Hà Lan đẩy mạnh thử nghiệm và sản xuất. Với thiết kế có hình dạng của một sà lan, Interceptor hoạt động theo cơ chế không cần người lái, chạy bằng năng lượng mặt trời và sử dụng pin lithium-ion. Interceptor sử dụng một thanh chắn để dẫn chất thải nhựa từ mặt sông vào băng tải của hệ thống. Khi các chất thải này được đưa lên, chúng sẽ tự động gom vào sáu thùng chứa trên sà lan bên trong hệ thống.

Khi các thùng chứa rác đã đầy, hệ thống sẽ tự phát cảnh báo tới các nhà khai thác địa phương để điều một tàu đến thu gom rác thải nhựa mang đi tái chế. Theo lý thuyết, hệ thống Interceptor có thể vận hành 24 giờ/ngày và 7 ngày/ tuần. Để đạt được mục tiêu, ngày 10.12.2020, Ocean Cleanup đã công bố quan hệ đối tác với Konecranes, một công ty sản xuất thiết bị nâng của Hà Lan. Konecranes sẽ đảm nhận việc sản xuất, lắp đặt và bảo trì Interceptor với các đối tác địa phương. Với phát minh trên, người dân hy vọng tình trạng ô nhiễm rác thải nhựa ở các con sông sẽ được giảm thiểu.

Siêu tàu buồm

Cũng là tàu nhưng mẫu tàu buồm có tên Ocean Bird của tập đoàn Wallenius Marine (Thụy Điển) lại là mẫu tàu khổng lồ có khả năng chứa đến 7.000 chiếc ô tô. Đầu tháng 9.2020, Wallenius Marine công bố bản thử nghiệm đầu tiên. Với thiết kế vô cùng hiện đại, Ocean Bird dài 200m, rộng 40m và được trang bị 5 cánh buồm cao tới 80m. Tuy nhiên, nhờ thiết kế ống lồng, các cánh buồm có thể thu gọn lại, giúp giảm độ cao trên mực nước của con tàu từ 105m xuống còn 48m. Điều này rất hữu ích khi con tàu đi qua gầm cầu hoặc hoạt động trong điều kiện gió mạnh.

Theo Wallenius Marine, Ocean Bird có thể khả năng chuyên chở cực lớn, đat tốc độ 10 hải lý/giờ, cho phép vượt Đại Tây Dương trong vòng 12 ngày. Một điều tuyệt vời nữa, nhờ hoạt động bằng sức gió, Ocean Bird có thể cắt giảm tới 90% lượng khí thải so với những con tàu chở hàng truyền thống có cùng trọng tải 32.000 tấn.  Mẫu siêu tàu buồm trên được dự kiến khởi đóng vào 2021 và sẵn sàng đi vào hoạt động vào cuối  năm 2024. Con tàu được kỳ vọng sẽ cách mạng hóa vận tải hàng hải trên Đại Tây Dương.

Gỗ trong suốt

Đã từ lâu, kính là vật liệu phổ biến để làm cửa sổ nhưng chi phí không rẻ và không thân thiện với môi trường. Sử dụng vật liệu này, nhiệt vẫn có thể dễ dàng truyền qua khiến mùa đông nhiệt độ trong nhà có thể bị lạnh cũng như nóng bức vào mùa hè. Bên cạnh đó, quá trình sản xuất kính cũng thải ra khoảng 25.000 tấn carbon mỗi năm, một con số không hề dễ chịu.

Nghiên cứu mới đây đăng trên tạp chí Advanced Functional Materials cho thấy, các nhà khoa học Mỹ đã phát triển được một loại vật liệu mới, chủ yếu làm từ gỗ, có kết cấu trong suốt như kính và đặc biệt thân thiện với môi trường. Loại gỗ trong suốt này cho phép cách nhiệt hiệu quả gấp 5 lần so với kính thông thường. Nó được làm từ gỗ bấc, một loại cây phát triển nhanh, được oxy hóa trong một bể chất tẩy đặc biệt, sau đó, tẩm một loại polymer tổng hợp. Vật liệu mới không chỉ trong suốt mà còn khá giống nhựa ở khả năng chịu va đập tốt, có xu hướng cong và vụn ra như gỗ thay vì vỡ thành nhiều mảnh như kính.

Theo các chuyên gia tại Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA), loại vật liệu trên chắc chắn, an toàn và hiệu quả hơn kính truyền thống, kể cả về chi phí cũng như khả năng cách nhiệt. Nhóm nghiên cứu hy vọng gỗ trong suốt sẽ là một trong những vật liệu hứa hẹn nhất của tương lai.

Xe robot giao hàng không cần GPS

Trong thời buổi đại dịch Covid, việc tránh tiếp xúc trực tiếp giữa người với người là điều cần thiết. Để hạn chế điều đó, các nhà khoa học người Anh đã chế tạo ra một mẫu robot giao hàng tự động, vận chuyển thuốc đến các viện dưỡng lão ở London. Robot có tên gọi Kar-go, chạy bằng điện, có thể chuyên chở 48 kiện hàng và hoạt động trên các làn đường đô thị và nông thôn mà không cần tín hiệu GPS. Kar-go sử dụng trí thông minh nhân tạo (AI) để tìm hiểu tuyến đường, phân loại các gói hàng khi di chuyển. Nó tập trung vào việc giao những bưu kiện nhỏ, có kích thước tương đương hộp đựng giày.   

Với vận tốc di chuyển tối đa 96km/h, Kar-go mất khoảng 3 tiếng đồng hồ để sạc đầy pin. Theo ông William Sachiti, nhà sáng lập Học viện Robotics (Anh), Kar-go có khả năng tiết kiệm tới 90% chi phí giao hàng chặng cuối, từ trung tâm phân phối hoặc kho lưu trữ đến điểm giao hàng cuối cùng, giai đoạn thường chiếm phần lớn chi phí vận chuyển hàng hóa, cũng như giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Khi đại dịch Covid-19 bùng phát, dự án sử dụng robot tự động giao hàng này ngay lập tức tạo ra tác động tích cực trong cộng đồng.

Khai thác hydro từ nước thải

Từ lâu, hydro đã được coi là nguồn tài nguyên vô hạn của nhân loại. Tại Australia, các nhà nghiên cứu tại trường đại học RMIT đã tìm ra cách sử dụng chất rắn sinh học để sản xuất hydro từ các nguồn nước thải. Công nghệ khai thác mới này tập trung tái chế chất rắn và khí sinh học, một sản phẩm phụ từ quy trình xử lý nước thải.

Các nhà khoa học đã sử dụng một vật liệu đặc biệt, có nguồn gốc từ chất rắn sinh học để kích hoạt các phản ứng, tạo ra khí hydro. Chất rắn được chuyển đổi thành than sinh học, biến nó trở thành chất xúc tác lý tưởng để sản xuất ra hydro. Hiện nay, các phương pháp sản xuất hydro thương mại phụ thuộc nhiều vào khí tự nhiên, cần nguồn vốn lớn và còn phát thải khí nhà kính. Với phát minh mới, việc khai thác khí hydro có thể được tiến hành ngay tại nhà máy xử lý nước thải mà không cần đến chất xúc tác đắt tiền.

Thêm vào đó, theo trưởng nhóm nghiên cứu Kalpit Shah, Phó giáo sư từ Trung tâm Đào tạo về Chuyển đổi Nguồn chất rắn sinh học ARC thuộc RMIT, công nghệ mới còn có khả năng thu giữ carbon sau phản ứng, hứa hẹn có thể giúp ngành xử lý nước thải đạt mục tiêu không phát thải khí nhà kính trong tương lai. Đây thực sự là một cách tiếp cận bền vững, hiệu quả, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường. Trong nông nghiệp, chất rắn sinh học thường được sử dụng để làm phân bón và cải tạo nhưng khoảng 30% tài nguyên chất rắn sinh học trên thế giới hiện được tích trữ hoặc đưa đi chôn lấp, đặt ra một thách thức lớn về sự ô nhiễm. Chính bởi thế, những nghiên cứu về tiềm năng ứng dụng của chất rắn sinh học có ý nghĩa rất quan trọng.

Ngọc Minh