Liệu buồng phản ứng plasma có thể diệt virus trong không khí?

Bình luận Ánh Dương • 19:11, 10/02/20

Hầu hết mọi người đều đeo khẩu trang che khuất nửa khuôn mặt - đây là hình ảnh quen thuộc tại những nơi có dịch bệnh virus Corona bao gồm Vũ Hán, Trung Quốc. Liệu buồng phản ứng plasma bổ sung vào hệ thống lọc không khí có giúp thay đổi hình ảnh này?

Ý tưởng ứng dụng buồng phản ứng plasma

Từ lâu chúng ta đã và đang sử dụng các bộ lọc không khí để ngăn chặn các hạt, bao gồm virus và vi khuẩn, không cho chúng lẫn vào không khí chúng ta hít thở. Bộ lọc hạt là thành phần chính của hệ thống thông gió và lọc không khí trong các tòa nhà và máy bay. Thật không may, virus nhỏ hơn nhiều so với các hạt nhỏ nhất mà các bộ lọc thường dùng để lọc không khí trong các hệ thống thông gió hiện nay.

Có một khả năng để ngăn chặn sự lây lan của mầm bệnh trong không khí là một thiết bị buồng phản ứng plasma lạnh. Plasma là trạng thái thứ tư của vật chất (ngoài vật chất rắn, lỏng, khí), một loại khí bao gồm các ion và electron tích điện chứ không phải là các nguyên tử và phân tử trung tính. Đặc biệt, do sự hiện diện của các hạt mang điện, plasma trở nên dẫn điện trong trường điện từ. Plasma là môi trường phản ứng hóa học nhờ kích thích và phóng ra bức xạ điện từ ở nhiều vùng có bước sóng khác nhau.

Plasma – trạng thái thứ 4 của vật chất. (Ảnh: techport)

Trong môi trường tự nhiên, phần lớn các vật chất trong vũ trụ có thể nhìn thấy (ví dụ như các vì sao, môi trường giữa các hành tinh và giữa các vì sao) là trong trạng thái plasma. Sét, tia lửa và cực quang là những ví dụ cho plasma tự nhiên trên Trái đất. Trong hơn 150 năm qua, plasma đã được tạo ra một cách nhân tạo bằng cách cung cấp năng lượng cho chất khí, chất lỏng hoặc chất rắn. Công nghệ Plasma hiện đang được sử dụng và nghiên cứu cho nhiều ứng dụng như: sửa đổi bề mặt, chuyển đổi hóa học, phát quang hoặc kiểm soát phản ứng nhiệt hạch hạt nhân.

 

Dựa vào tính chất động lực học mà plasma được chia làm hai loại là: plasma nóng (thermal plasma) và plasma lạnh (nonthermal plasma).

Các nhà khoa học tại Đại học Michigan đã phát triển một lò phản ứng plasma lạnh để ngăn chặn mầm bệnh trong không khí, không để chúng lây nhiễm đến các sinh vật chủ, bao gồm cả con người. Plasma oxy hóa các virus, vô hiệu hóa cơ chế xâm nhập vào các tế bào ở sinh vật chủ và con người.

Theo đó, thiết bị gồm các bộ phận chính: màng lọc, quạt hút, thùng siêu âm, phần trộn không khí, buồng plasma và phân phối khí.

Hệ thống lọc không khí có trang bị buồng phản ứng plasma. (Ảnh: techport)

 

Không khí được bơm từ ngoài vào, qua ống dẫn khí đến bộ lọc bụi và van tiết lưu để chỉnh lưu lượng khí cho phù hợp, sau đó khí được chuyển tới buồng plasma. Bộ lọc khí plasma có thể lọc được các tạp chất, như bụi nhỏ, vi khuẩn, virus, mầm bệnh, giúp ngăn ngừa sự lan truyền các bệnh về đường hô hấp. Nguồn plasma lạnh được tạo ra nhờ sự trợ giúp của nguồn điện và khí thải. Không khí sau khi qua buồng plasma sẽ trở thành khí sạch. Như vậy, quá trình không khí từ bên ngoài, qua hệ thống lọc (có buồng plasma) vào trong không gian sinh hoạt chung của cộng đồng là hoàn toàn tự động.

Sau khi thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và tại các cơ sở chăn nuôi, các nhà khoa học tại Đại học Michigan đã chứng minh lò phản ứng đã làm giảm số lượng virus truyền nhiễm trong luồng không khí hơn 99%. Các nhà khoa học trên thế giới đang phát triển công nghệ này để sử dụng trong chăn nuôi, nhưng nó cũng có thể hữu ích trong xử lý môi trường lây truyền dịch bệnh đối với các khu vực không gian kín như các phòng họp cộng đồng, sân bay, trung tâm thương mại và máy bay thương mại…

Tại sao cần thanh trùng không khí

Các nhà khoa học không biết rằng một số virus và vi khuẩn có khả năng sống được lâu trong không khí hơn những loại virus lây truyền khác. Bệnh lao và sởi từ lâu đã được biết đến là rất dễ lây lan, trong khi một nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng virus cúm cũng có thể gây lây nhiễm trong khoảng một giờ trong không khí, điều mà trước đây các nhà nghiên cứu cho rằng không thể xảy ra. Không gian kín hoặc chật chội làm giảm cơ hội pha loãng virus hoặc virus tự chết trong không khí, do đó làm tăng khả năng lây lan các bệnh truyền nhiễm.

Một số bệnh truyền nhiễm có đường lây truyền qua không khí, bao gồm cúm lợn và cúm gia cầm, đã ảnh hưởng đến các nhà sản xuất thịt lợn, gia cầm và trứng. Chỉ riêng virus cúm lợn và Hội chứng đường hô hấp đã làm thiệt hại ước tính trị giá hơn 600 triệu đô la Mỹ hàng năm ở Hoa Kỳ. Vào năm 2015, hơn 50 triệu con gà và gà tây đã bị tiêu hủy để ngăn chặn sự lây lan của cúm gia cầm gây lây nhiễm bệnh sang con người.

Những gì chúng ta còn chưa biết

Có một số lý thuyết về cách mà plasmas lạnh tiêu diệt vi khuẩn, nhưng virus trong không khí ‘không sống’ giống như vi khuẩn và do đó, có thể virus không bị ‘chết’ theo cách giống như vi khuẩn. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng hiểu rằng khử trùng bằng plasma lạnh đối với các bề mặt bị ô nhiễm cần sử dụng phơi nhiễm plasma trong vài phút, lâu hơn nhiều so với thời gian phơi nhiễm plasma dưới một giây như đã thực hiện trong các thử nghiệm của họ và các nghiên cứu tương tự trước đó.

Ông Herek Clack, Phó giáo sư Kỹ thuật Xây dựng & Môi trường, Đại học Michigan cho biết: ‘’Trong các thử nghiệm của chúng tôi, plasma đã làm giảm hơn 99% virus truyền nhiễm trong không khí, nhưng bản thân virus vẫn không thay đổi phần lớn DNA của chúng. Điều này có nghĩa là plasma đã không phá hủy virus mà thay đổi khả năng lây nhiễm của nó. Chúng tôi đang tiếp tục nghiên cứu để hiểu tại sao lại xảy ra như thế, điều này sẽ giúp chúng tôi thiết kế, hoặc điều chỉnh buồng phản ứng plasma để đạt hiệu quả như mong muốn’’.

Cần làm gì tiếp theo

Các nhà khoa học tại Đại học Michigan hiện đang đánh giá rằng amoniac, hiện diện khắp nơi xung quanh động vật như một sản phẩm phụ của chất thải của chúng, đã làm ảnh hưởng đến vật chất plasma do buồng phản ứng tạo ra.

‘’Chúng tôi cũng đang xem xét cách sử dụng buồng phản ứng plasma lạnh trong máy bay’’, Phó giáo sư Clark nói. ‘’Các chuyến bay đường dài trên toàn thế giới có thể vận chuyển hành khách bị nhiễm bệnh, các trường hợp được xác nhận của virus Corona mới là mình chứng rõ ràng cho điều này’’.

Những cũng có điều không rõ ràng, đó là có những hành khách cùng chuyến bay thì bị lây nhiễm bệnh trong khi một số người khác thì không. Có nhiều khía cạnh của việc truyền virus trong khoang máy bay, bao gồm cả việc di chuyển của hành khách trong các chuyến bay. Các mô hình lưu thông không khí trong cabin rất quan trọng trong việc xác định khoảng cách và nơi mà virus có thể xuất hiện từ một hành khách bị nhiễm bệnh và được vận chuyển trong khoang hành khách của máy bay.

Các nhà khoa học sẽ cần hiểu rõ hơn về các biến số này trước khi các nhà sản xuất và khai thác máy bay có thể sử dụng buồng phản ứng plasma lạnh trong hệ thống lọc không khí để giúp ngăn chặn sự lây lan của các bệnh truyền nhiễm.

Ánh Dương

Theo ĐH Michigan/ĐH sư phạm TPHCM



BÀI CHỌN LỌC