Siêu cường số 1 thế giới sử dụng điện để biến cát thành ‘bức tường đá’ bảo vệ bờ biển

Mực nước biển dâng là một trong những mối đe dọa lớn nhất do tình trạng nóng lên toàn cầu gây ra bởi con người. Tuy nhiên, viễn cảnh các thành phố và đất nông nghiệp bị chìm vĩnh viễn dưới sóng biển sẽ là mối đe dọa rất lâu mới xảy ra, theo IFL Science. 

Vấn đề cấp bách hơn nhiều là việc thủy triều dâng cao gây xói mòn khiến bờ biển bị thu lại, ảnh hưởng đến nhà cửa và cơ sở hạ tầng quan trọng.

 Không cần  các thiết bị quy mô lớn để sản xuất xi măng từ nước biển và điện. Ảnh: Đại học Northwestern

Các phương pháp truyền thống để ngăn chặn điều này như rào chắn thủy triều rất tốn kém và có thể gây tác dụng phụ tiêu cực. Thay vào đó, rào chắn tự nhiên như rạn san hô thường hiệu quả hơn nhiều. 

Tiến sĩ Alessandro Rotta Loria của Đại học Northwestern (Mỹ) đã nghiên cứu cách các loài 2 mảnh vỏ như ngao và trai chống chọi với sóng biển. Chúng hòa tan khoáng chất từ nước biển để tạo lớp vỏ của chúng. Từ đó, Rotta Loria cùng đồng nghiệp đã lên ý tưởng tìm cách kết dính các hạt cát lại với nhau nhằm tạo cấu trúc chắc chắn hơn.

Động vật thân mềm dựa vào năng lượng chúng giải phóng từ thức ăn để làm điều này, nhưng Rotta Loria đã chứng minh rằng dòng điện cũng có thể làm điều tương tự. 

Cụ thể, kích thích điện vừa phải sẽ giải phóng khoáng chất hòa tan từ nước biển để gắn kết cát lại với nhau thành chất rắn giống như đá. 

Chỉ cần 2-3 volt để kích hoạt những phản ứng hóa học mong muốn trong nước biển, tạo ra canxi cacbonate - thành phần chính của san hô cứng, vỏ sò và đá vôi. Tăng điện áp thêm một chút nữa sẽ tạo ra magiê hydroxide và hydromagnesite, thành phần của nhũ đá và măng đá.

Hạt cát và xi măng tự nhiên được điện phân dưới kính hiển vi. Ảnh: Đại học Northwestern

Khi có cát, các phân tử này hoạt động như vữa giữa những viên gạch. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra phương pháp này hiệu quả đối với cát sắt phổ biến xung quanh núi lửa, cũng như cát bãi biển silica vốn phổ biến hơn.

Tiến sĩ Rotta Loria giải thích: “Sau khi xử lý, cát sẽ trông giống như đá. Chúng rắn chắc, thay vì có dạng hạt và không kết dính. Bản thân các khoáng chất cũng chắc hơn nhiều so với bê tông, vì vậy cấu trúc cát thu được có thể trở nên rắn chắc và cứng như một bức tường chắn biển”. 

Quá trình này có thể diễn ra tức thời, nhưng để hiệu quả lâu dài, nhóm nghiên cứu cho rằng cần phải duy trì điện áp trong vài ngày. Đồng thời, quá trình thậm chí có thể được đảo ngược nếu mối đe dọa về bờ biển bị xói mòn qua đi và người dân muốn khôi phục lại bãi biển đầy cát.

Cho đến nay, nghiên cứu này vẫn chưa được kiểm chứng bên ngoài phòng thí nghiệm. Nhưng nhóm nghiên cứu ước tính sẽ tốn 3-6 USD cho mỗi m3 tường cát sản xuất được. Các phương pháp bảo vệ bờ biển hiện tại có chi phí gấp 20 lần con số đó.

Theo IFL Science