Dùng lớp màng sinh học làm sạch độc tố trong quá trình tái chế cát dầu

Tại Canada, các nhà sinh vật học thuộc Đại học Calgary phối hợp với kỹ sư Đại học Alberta phát triển hướng xử lý mới cho nước thải phát sinh trong quá trình khai thác và tái chế cát dầu. Mục tiêu của dự án là giảm ô nhiễm nguồn nước do độc tố và kim loại, những thành phần có thể xuất hiện sau khi cát dầu được xử lý để thu hồi nguyên liệu. Thay vì chỉ xem nước thải là phần bỏ đi, nhóm nghiên cứu tìm cách làm sạch nguồn nước bằng những màng sinh học có khả năng hấp thụ hoặc phân giải các chất gây hại. Cát dầu là hỗn hợp tự nhiên gồm cát, đất sét và nhiều khoáng chất khác, chứa vật liệu dầu có thể cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy lọc dầu. Sau các công đoạn xử lý, phần dầu thu được có thể tiếp tục dùng để sản xuất những nhiên liệu quen thuộc như xăng và dầu diesel. Tuy nhiên, quy trình này đồng thời tạo ra nước thải phức tạp, đòi hỏi công nghệ phù hợp trước khi nước được đưa trở lại môi trường tự nhiên. Các mỏ cát dầu xuất hiện với trữ lượng lớn tại Venezuela, Mỹ và Nga, cho thấy vấn đề xử lý nước liên quan đến nguồn tài nguyên này mang ý nghĩa vượt ra ngoài phạm vi một quốc gia. Trong số đó, trữ lượng cát chứa dầu Athabasca tại Alberta, Canada, được xem là lớn nhất trong các khu vực được đề cập. Hoạt động khai thác và tái chế tại những vùng giàu cát dầu vì thế cần đi kèm giải pháp kiểm soát ô nhiễm hiệu quả, đặc biệt đối với sông suối gần khu vực sản xuất. Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Raymond Turner thuộc Đại học Calgary dẫn đầu, đồng thời phối hợp với các kỹ sư đang làm việc tại Đại học Alberta. Họ tập trung phát triển các màng sinh học, sau đó kiểm tra khả năng hoạt động của chúng trong những lò phản ứng sinh học thuộc Phân Khoa Kỹ thuật dân dụng và Môi trường. Đây là nơi nhóm có thể theo dõi cách màng sinh học phản ứng khi tiếp xúc với nước thải chứa các mức độ ô nhiễm khác nhau. Màng sinh học hình thành từ các cộng đồng vi sinh vật phát triển trên một bề mặt, cùng tồn tại và thực hiện nhiều hoạt động trao đổi chất. Khi được đặt trong điều kiện thích hợp, những cộng đồng này có thể tham gia xử lý một số chất ô nhiễm, qua đó biến công đoạn làm sạch thành quá trình dựa trên hoạt động sinh học. Cách tiếp cận ấy mở ra khả năng xây dựng hệ thống xử lý linh hoạt hơn, vì màng có thể được điều chỉnh theo đặc điểm cụ thể của nguồn nước cần làm sạch. Theo Giáo sư Raymond Turner, các nhà nghiên cứu có thể thay đổi điều kiện phát triển, đồng thời cho màng sinh học tiếp xúc với những cấp độ nước ô nhiễm khác nhau. Qua quá trình này, họ chọn lọc và thao tác các màng có hoạt động trao đổi chất cùng đặc điểm phù hợp với yêu cầu xử lý. Nói cách khác, nhóm không sử dụng một màng duy nhất cho mọi tình huống, mà tìm cách phát triển những cấu trúc sinh học thích ứng với từng điều kiện ô nhiễm. Các thử nghiệm trong lò phản ứng sinh học giúp nhóm đánh giá khả năng làm sạch độc tố có trong nguồn nước sau quá trình xử lý cát dầu. Việc kiểm tra từng điều kiện cho phép các nhà nghiên cứu nhận diện những màng có hiệu quả phù hợp, trước khi tính đến việc mở rộng công nghệ trong thực tế. Đây là bước quan trọng, bởi nước thải công nghiệp thường chứa nhiều thành phần khác nhau, khiến giải pháp xử lý cần được kiểm soát cẩn thận và đánh giá qua nhiều giai đoạn. Mục tiêu cuối cùng của dự án là xây dựng một nhà máy có khả năng xử lý, làm sạch nước thải ở giai đoạn cuối của hoạt động tái chế cát dầu. Nguồn nước sau xử lý cần đạt trạng thái phù hợp trước khi được thải vào các hệ thống sông suối trong tự nhiên, hạn chế nguy cơ đưa độc tố và kim loại trở lại môi trường. Nếu hướng nghiên cứu thành công, các màng sinh học có thể trở thành một thành phần quan trọng trong nỗ lực cân bằng giữa khai thác tài nguyên và bảo vệ nguồn nước.