Công nghệ phóng điện vào cát giúp bảo vệ bờ biển

Kích thích điện sẽ giải phóng khoáng chất hòa tan từ nước biển để gắn kết cát ẩm lại thành cấu trúc rắn chắc. Ảnh: Đại học Northwestern

Nước biển dâng là một trong những mối đe dọa lớn nhất do hiện tượng ấm lên toàn cầu bắt nguồn từ hoạt động của con người. Tuy nhiên, viễn cảnh các thành phố và đất nông nghiệp chìm vĩnh viễn dưới sóng biển có thể còn rất lâu mới xảy ra. Trong khi đó, vấn đề cấp bách hơn là thủy triều dâng cao gây xói mòn khiến bờ biển thu lại, nhà cửa và cơ sở hạ tầng quan trọng lộ ra.

Những phương pháp truyền thống để ngăn chặn điều này như rào chắn thủy triều rất tốn kém và có thể gây tác dụng phụ, nhưng rào chắn tự nhiên thường hiệu quả hơn nhiều. Để xử lý, tiến sĩ Alessandro Rotta Loria tại Đại học Northwestern nghiên cứu cách các loài hai mảnh vỏ như ngao và trai chống chọi với sóng. Chúng hòa tan khoáng chất từ nước biển để tạo vỏ, truyền cảm hứng cho Rotta Loria cùng đồng nghiệp tìm cách gắn kết các hạt cát nhằm tạo nên cấu trúc chắc chắn hơn, IFL Science hôm 22/8 đưa tin.

Động vật thân mềm dựa vào năng lượng chúng giải phóng từ thức ăn để làm điều này, nhưng Rotta Loria nhận thấy dòng điện cũng có thể làm tương tự. Kích thích điện vừa phải sẽ giải phóng khoáng chất hòa tan từ nước biển để gắn kết cát ẩm lại thành chất rắn giống như đá.

Chỉ cần 2 - 3 volt điện để kích hoạt những phản ứng hóa học mong muốn trong nước biển, tạo ra canxi carbonate - thành phần chính của san hô cứng, vỏ sò, đá vôi. Tăng điện áp thêm một chút sẽ tạo ra magiê hydroxide và hydromagnesite, thành phần của nhũ đá và măng đá. Với cát, các phân tử này hoạt động như vữa giữa những viên gạch. Nhóm nghiên cứu nhận thấy phương pháp này hiệu quả với cát sắt phổ biến xung quanh núi lửa và cả những bãi biển silica phổ biến hơn.

"Sau khi xử lý, cát trông giống như đá. Chúng rắn chắc thay vì có dạng hạt và không kết dính. Bản thân các khoáng chất cũng bền chắc hơn nhiều so với bêtông, nên cấu trúc cát thu được có thể trở nên chắc chắn và cứng như tường chắn biển", Rotta Loria nói.

Việc cát gắn kết lại diễn ra tức thời, nhưng để hiệu quả lâu dài, nhóm nghiên cứu nhận thấy cần duy trì điện áp trong vài ngày. Quá trình này thậm chí có thể đảo ngược nếu mối đe dọa qua đi và người dân muốn khôi phục bãi biển đầy cát.

Nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Communications Earth and Environment và hiện chưa được kiểm chứng ngoài phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu ước tính sẽ chỉ tốn 3 - 6 USD cho mỗi m3 tường cát sản xuất được. Những phương pháp bảo vệ bờ biển hiện nay có chi phí cao gấp 20 lần.

Thu Thảo (Theo IFL Science)