Sinh viên 20 tuổi tìm ra cách xử lý ô nhiễm hạt nhựa siêu nhỏ trên biển

Khi còn là một cậu bé, Fionn Ferreira đã dành hàng giờ để khám phá dọc bờ biển gần thị trấn quê hương Ballydehob (Tây Nam Ireland). Nhưng càng dành nhiều thời gian khám phá những vịnh nhỏ gần đó, cậu càng thấy sốc bởi số lượng lớn chai nhựa nằm rải rác trên bãi biển và trên biển.

Trên thế giới, ước tính con người thải ra khoảng 300 triệu tấn rác thải nhựa mỗi năm, và ít nhất 10 triệu tấn trôi ra các đại dương - tương đương mỗi phút thải ra một chiếc xe tải đầy rác. Nhưng loại hạt nhựa cỡ siêu nhỏ mà Ferreira không thể nhìn thấy bằng mắt thường mới thực sự khiến cậu lo ngại. Hạt vi nhựa này có kích cỡ nhỏ hơn 5mm, có thể là các sản phẩm chúng ta dùng hoặc là những mảnh vỡ từ các vật liệu nhựa lớn hơn trong môi trường. Chúng có rất nhiều trong quần áo, đồ mỹ phẩm và các sản phẩm làm sạch. Một chiếc máy giặt đầy quần áo có thể thải ra trung bình 700.000 sợi nhựa siêu nhỏ. Dài chưa đến 1mm, các sợi này trôi ra sông ra biển, nơi chúng có thể bị cá và cả san hô ăn.

Vì kích cỡ siêu nhỏ của mình, hạt vi nhựa có thể vượt qua các hệ thống lọc.

Theo một nghiên cứu năm 2018, ô nhiễm nhựa cũng có thể tìm thấy ngay trong các chai nước sạch mà chúng ta uống. Các nhà khoa học phát hiện rằng có tới 93% trong số 259 mẫu chai nước có chứa vi nhựa.

Một nghiên cứu mới đây cho biết chúng ta đang tiêu hóa vi nhựa trong cuộc sống hằng ngày. Nghiên cứu năm 2019 của trường Đại học Newcastel phát hiện rằng mọi người trên thế giới tiêu thụ trung bình 5g nhựa mỗi tuần, tương đương với ăn một tấm thẻ tín dụng. Tuy nhiên, chúng ta đến nay vẫn chưa hiểu hết các hại của “khẩu phần ăn” vi nhựa này đối với sức khỏe. Mặc dù vậy, các chất hóa học được sử dụng trong đồ nhựa có liên quan đến một loạt vấn đề về sức khỏe, như ung thư, bệnh tim mạch và sự chậm lớn của bào thai. Nhiều nghiên cứu đã phát hiện rằng người phơi nhiễm với vi nhựa có thể bị mất cân bằng ôxy hóa, viêm nhiễm và nhiều vấn đề về hô hấp.

Một lo ngại khác là nhựa có thể giúp vận chuyển mầm bệnh dính vào nó. Một nghiên cứu năm 2016 phát hiện rằng vi khuẩn vibrio cholerae gây bệnh tả ở người đã dính vào các mẫu vi nhựa lấy từ biển Bắc và biển Baltic. Ferreira nhấn mạnh: “Vi nhựa không chỉ là một vấn đề đối với môi trường mà thực sự là một vấn đề đáng lo ngại đối với sức khỏe con người”.

Ferreira, giờ đã 20 tuổi và là sinh viên ngành hóa tại Đại học Groningen (Hà Lan), kể lại: “Tôi đã thực sự bất ngờ khi hiểu hơn về loại hạt nhựa siêu nhỏ này. Chúng đã tồn tại trong môi trường của chúng ta từ hàng nghìn năm. Chúng ta sẽ còn phải đối mặt với chúng rất lâu sau khi ngừng sử dụng đồ nhựa”.

Khi biết thêm về tác động của các hạt vi nhựa đối với môi trường, Ferreira bắt đầu tìm cách để giải quyết chúng. Và một phát hiện tình cờ trên bãi biển quê nhà đã đem đến cho cậu sinh viên ý tưởng về một cách mới để tách các hạt siêu nhỏ và quá nhiều này khỏi các đại dương.

Từ năm 12 tuổi, Ferreira đã quyết tâm tìm giải pháp để tách các vi nhựa khỏi nước. Cậu bắt đầu tự chế một máy đo quang phổ, một dụng cụ khoa học sử dụng tia cực tím để đo nồng độ vi nhựa trong dung dịch. Ngay tại bãi biển quê nhà, Ferreira đã tìm ra một giải pháp có thể tách các vi nhựa này khỏi nước: Sau một lần phát hiện rằng vệt dầu loang có thể giữ lại rất nhiều vi nhựa dính vào nó, cậu đã biết rằng dầu có thể được sử dụng để hút nhựa.

Ferreira trộn dầu thực vật với bột ôxit sắt để tạo ra một dung dịch có từ tính, hay còn gọi là “nước từ”. Sau đó cậu trộn vào vi nhựa từ một loạt vật dụng hằng ngày, như chai nhựa, sơn, lốp xe, và nước thải từ máy giặt. Sau khi vi nhựa đã dính vào nước từ, Ferreira sử dụng một nam châm để hút hỗn hợp này, chỉ để lại nước. Sau 5.000 thử nghiệm, phương pháp của Ferreira cho thấy hiệu quả 87% trong việc lọc vi nhựa khỏi nước.

Ferreira đang thiết kế một thiết bị áp dụng phương pháp chiết xuất bằng từ tính này để tách các vi nhựa khỏi nước khi dòng nước chảy qua thiết bị. Thiết bị này sẽ nhỏ vừa đặt vào trong các ống nước để có thể liên tục tách các vi nhựa khi nước chảy qua. Ferreira cũng đang nghiên cứu chế tạo một hệ thống có thể phù hợp với những con tàu biển, để chúng có thể tách vi nhựa khỏi đại dương.

Năm 2019, Ferreira đã trình sáng kiến của mình lên một hội đồng khoa học tại triển lãm khoa học Google Science Fair do hãng Google tổ chức, và đã nhận giải thưởng cùng với một học bổng trị giá 50.000 USD. 

Đánh giá về phát minh của Ferreira, bà Larissa Kelly, giáo viên khoa học của anh trước đây ở trường Schull Community College cũng là cố vấn cho anh đến với Google Science Fair, cho biết: “Cậu ấy đã quan sát và giải quyết vấn đề mà cậu gặp ở địa phương mình, vấn đề cũng có ý nghĩa toàn cầu. Sáng kiến của Ferreira dựa trên các thành phần rất đơn giản thực sự là đột phá. Đây là tiềm năng để cung cấp các loại dung dịch có thể góp phần vào nỗ lực của toàn thế giới nhằm tách vi nhựa khỏi môi trường”.

Về phần mình, Ferreira rất vui sướng bày tỏ khi nhận giải: “Ý tưởng của tôi sẽ không còn là một trò chơi mà trẻ con nghĩ ra nữa”.

Sau khi được tài trợ từ quỹ Footprint Coalition, do diễn viên Robert Downey Jr sáng lập, Ferreira đã bắt đầu nâng cấp công nghệ của mình để có thể sử dụng tại các cơ sở xử lý nước thải và ngăn vi nhựa trôi ra đại dương. Hiện anh đang làm việc với công ty Stress Engineering của Mỹ để hoàn thiện phát minh của mình và thiết kế một thiết bị bằng thép không gỉ, thủy tinh hoặc bằng nhựa tái chế. Ferreira cho biết công nghệ này “rất rẻ, nhanh và tiêu tốt ít năng lượng”.

Ferreira cũng đang phát triển một thiết bị hướng đến người tiêu dùng, có thể lắp đặt trong các ống nước tại nhà, giúp làm sạch nước khi chảy vào nhà cũng như nước thải từ nhà ra ngoài. Mục đích là cung cấp cho mọi người nước vừa an toàn vừa bền vững. Anh đã thử nghiệm các thiết bị này với nhiều cơ quan xử lý nước khác nhau trên thế giới và hy vọng có thể thương mại hóa trong hai năm tới.