Nghiên cứu mới cho thấy sắc tố hành đỏ kết hợp với nanocellulose tạo thành màng bảo vệ UV cho tế bào năng lượng. Màng này loại bỏ tới 99,9% tia UV và vượt trội so với bộ lọc PET, mở ra hướng đi cho các ứng dụng xanh bền vững trong năng lượng và đóng gói thực phẩm.
Điểm nổi bật:
- Sắc tố hành đỏ kết hợp nanocellulose tạo bộ lọc UV hiệu quả.
- Màng bảo vệ loại bỏ 99,9% tia cực tím lên đến 400 nm.
- Công nghệ hứa hẹn ứng dụng trong năng lượng mặt trời và bao bì sinh học.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng sắc tố từ vỏ hành đỏ để bảo vệ tế bào năng lượng mặt trời khỏi tác động của tia cực tím gây hại. (Ghi nhận hình ảnh: Javier Zayas Photography qua Getty Images)
Các nhà khoa học cho biết, sắc tố hành đỏ có thể là thành phần còn thiếu giúp tăng cường khả năng chống tia UV cho các tế bào năng lượng mặt trời.
Thông thường, các tế bào năng lượng mặt trời được phủ lớp màng dựa trên dầu mỏ để bảo vệ khỏi sự xuống cấp do tia UV, sử dụng các vật liệu dầu như polyvinyl fluoride (PVF) và polyethylene terephthalate (PET).
Trong nỗ lực thúc đẩy việc sử dụng các màng dựa trên vật liệu sinh học, nanocellulose – được chiết xuất từ thực vật thông qua việc phân hủy cellulose thành các sợi nano – đã nổi lên như một ứng cử viên hàng đầu.
Các nhà nghiên cứu trong nghiên cứu mới phát hiện rằng kết hợp nanocellulose với sắc tố từ vỏ hành đỏ mang lại "khả năng bảo vệ UV rất hiệu quả." Kết quả được công bố ngày 24 tháng 2 trong tạp chí ACS Applied Optical Materials.
Nghiên cứu cho biết màng bảo vệ từ vật liệu này loại bỏ đến 99,9% tia UV với bước sóng lên đến 400 nanomet. Đặc biệt, bộ lọc này còn vượt trội hơn so với các bộ lọc UV dựa trên PET thương mại hiện có trên thị trường.
Trong nghiên cứu, các nhà khoa học đã so sánh độ bền của bốn loại màng bảo vệ được làm từ sợi cellulose nano, được xử lý bằng các chất như sắc tố hành đỏ, lignin – một polymer có trong thành tế bào thực vật – và ion sắt.
Mặc dù tất cả các loại màng này đều cung cấp mức bảo vệ đủ sức chống lại tia UV, nhưng phương án sử dụng sắc tố hành đỏ đã chứng tỏ hiệu quả nhất.
Các tế bào năng lượng mặt trời đang đối mặt với một vấn đề quan trọng: trong khi tia UV dưới 400 nm gây hại, thì việc truyền ánh sáng khả kiến (từ 700 đến 1.200 nm) lại rất cần thiết để biến đổi bức xạ thành điện năng.
Với nhận thức đó, việc phát triển một vật liệu vừa bảo vệ tế bào năng lượng mà vẫn cho phép hấp thụ năng lượng là rất quan trọng. Ví dụ, lignin có màu nâu đậm, "giới hạn khả năng sử dụng trong các màng trong suốt," theo phát biểu của các nhà nghiên cứu.
"Độ truyền sáng của các màng chứa lignin thường chỉ đạt 50% trong khoảng 400–600 nm và tối đa 85% khi trên 600 nm," các nhà nghiên cứu cho biết.
Ngược lại, màng nanocellulose được xử lý với sắc tố hành đỏ vượt qua ngưỡng 80% truyền ánh sáng ở các bước sóng dài (từ 650 đến 1.100 nm) và duy trì hiệu suất qua thời gian thử nghiệm kéo dài.
Thời gian thử nghiệm này được thực hiện bằng cách đặt các bộ lọc dưới ánh sáng nhân tạo trong 1.000 giờ – tương đương với khoảng một năm ánh sáng mặt trời ở khí hậu Trung Âu. Nizamov nhấn mạnh rằng thời gian kiểm tra này "nhấn mạnh tầm quan trọng" của việc thử nghiệm lâu dài cho các bộ lọc UV. Ông cũng lưu ý rằng, "Hiệu suất phòng chống tia UV và khả năng truyền sáng của các bộ lọc sinh học khác thay đổi đáng kể theo thời gian. Ví dụ, các màng được xử lý với ion sắt ban đầu có độ truyền sáng tốt nhưng giảm sau khi lão hóa."
Đánh giá tác động: Nghiên cứu này có tác động tích cực đối với thị trường Việt Nam, khi những cải tiến trong bảo vệ UV cho tế bào năng lượng mặt trời có thể thúc đẩy việc phát triển năng lượng sạch và bền vững. Công nghệ sử dụng sắc tố hành đỏ kết hợp với nanocellulose không chỉ giảm sự phụ thuộc vào các vật liệu hóa học truyền thống mà còn mở ra cơ hội ứng dụng trong đóng gói thực phẩm và các ngành công nghiệp sinh học. Với xu hướng chuyển đổi sang nguồn năng lượng tái tạo, phát triển này sẽ góp phần nâng cao hiệu quả và tính cạnh tranh của các sản phẩm năng lượng tại Việt Nam, đồng thời tạo ra nhiều cơ hội việc làm và thúc đẩy ngành công nghệ xanh.
