Khắc phục bất cập của điều hòa, thông gió
TS Hà Anh Tùng cho biết, các hệ thống thông gió, điều hòa không khí trong không gian kín tại Việt Nam hiện nay (từ nhà riêng, căn hộ cho đến cao ốc văn phòng, trung tâm thương mại, siêu thị, nhà xưởng, phòng khám, bệnh viện....) chủ yếu chỉ có khả năng lọc bụi chứ không có khả năng diệt khuẩn.
Trong khi đó, các biến thể của virus Covid-19 có thể tồn tại lơ lửng trong không khí phòng trong vòng 3 tiếng, vì vậy điều này đã dẫn đến nguy cơ lây nhiễm ngay trong phòng, cũng như nguy cơ nhiễm chéo khi không khí lưu thông qua hệ thống thông gió/điều hòa không khí trung tâm từ phòng này sang phòng khác.
Trên thế giới hiện nay, một số công nghệ đã được sử dụng để diệt khuẩn cho hệ thống điều hòa không khí (như UV-C, Ozone, Photocatalyst, Plasma, lọc tĩnh điện ESP) tuy nhiên những công nghệ đó đều có ít nhiều nhược điểm liên quan đến chi phí cao, tiêu tốn nhiều năng lượng và đặc biệt là ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người (ví dụ tia UV-C nguy hiểm, các công nghệ phát thải khí ozone độc hại…).
Ngay cả khi sử dụng bộ lọc HEPA kết hợp với đèn UV cũng không phải là giải pháp hoàn hảo (chi phí cao, thay thế liên tục, trở lực lớn dẫn đến tiêu thụ điện năng cao, hiệu quả bộ lọc HEPA giảm dần sau một thời gian chiếu đèn UV vào).
Sau thời gian dài tìm hiểu và thu thập các số liệu, nhóm nhận thấy công nghệ mới dùng bộ lọc vi tĩnh điện MESP (Micro Electrostatic Precipitator) có thể xem là công nghệ tối ưu nhất trong việc việc tiêu diệt các loại virus (trong đó có các biến thể của virus Covid-19), vi trùng, vi khuẩn... cũng như lọc bụi (ở cả các kích cỡ bụi dưới 0.1 micromet là giới hạn của các bộ lọc HEPA loại tốt nhất).
Bên cạnh đó, công nghệ vi tĩnh điện MESP có giá cả hợp lý, tiết kiệm điện, an toàn cho sức khỏe con người và tuổi thọ sử dụng lên đến 10 năm mà không cần thay thế bộ lọc (chỉ cần rửa sạch bằng nước vài tháng 1 lần).
TS Hà Anh Tùng cho biết, công nghệ vi tĩnh điện MESP là viết tắt của Micro Electrostatic Precipitator là công nghệ được nâng cấp lên từ công nghệ ESP (lọc tĩnh điện) với kỹ thuật làm sạch không khí thông qua một điện trường mạnh với môi chất là chất điện môi.
So với lọc tĩnh điện ESP, lọc vi tĩnh điện MESP không những có công suất ngăn bụi gấp 10 lần, mà còn khắc phục các yếu điểm của ESP như phóng tia lửa điện gây tiếng ồn và phát thải ozone có hại cho sức khỏe con người.
Kết cấu gồm 3 bộ phận chính: Bộ lọc thô, bộ điện li và bộ thu gom bụi MESP.
Bộ lọc thô có tác dụng loại bỏ những hạt có kích thước lớn. Bộ điện li giải phóng một lượng lớn ion âm, các ion âm này tiếp xúc với các hạt bụi lơ lửng trong không khí, làm cho chúng tích điện. Các hạt tích điện này sẽ di chuyển đến bộ thu gom bụi có kết cấu vi kênh polyme rỗng dạng tổ ong.
Vì vật liệu vi kênh điện môi làm bằng polyme, có tác dụng ngăn dòng điện chạy xuyên qua các điện cực ngay cả khi phát ra một trường điện tích cường độ cao. Khi các hạt đã được tích điện như chất ô nhiễm, bụi mịn có kích thước siêu nhỏ, vi khuẩn, vi rút sẽ bị kéo lại gần thành kênh polyme và dính lại trên bộ thu gom bụi đó.
Công nghệ MESP tạo ra một đường cong tương quan độc đáo giữa đặc tính Vôn - Ampe (điện áp - dòng điện), với điện áp cao và cường độ dòng điện nhỏ, sẽ không có các nguy cơ tiểm ẩn gây hư hỏng thanh điện cực hoặc hiện tượng sốc điện, đây chính là những điểm yếu của sản phẩm lọc tĩnh điện truyền thống.
Bộ lọc vi tĩnh điện là loại có thể rửa được, với tuổi thọ cao trên 10 năm với hiệu suất suy giảm rất nhỏ sau nhiều lần súc rửa. Tổng chi phí hoạt động sẽ nhỏ hơn đáng kể so với sản phẩm màng lọc truyền thống.
Cơ chế diệt virus trong không khí
Theo TS Hà Anh Tùng, khi máy hoạt động, trường tĩnh điện có điện áp cao sẽ tiêu diệt những vi sinh vật có hại. Nhờ hiệu ứng tĩnh điện điện áp cao lên đến hơn 10.000V, thành tế bào của vi khuẩn hay lớp vỏ protein của virus sẽ bị phá huỷ ngay lập tức khi chúng đi qua, vì vậy khiến chúng bất hoạt và bị giết. Bất kỳ virus nào bị hút vào bộ lọc tĩnh điện sẽ liên tục bị bất hoạt.
Mô-đun thu gom bụi MESP, sử dụng vật liệu điện môi để tạo ra một cấu trúc vi kênh rỗng dạng tổ ong, bao bọc xung quanh những tấm điện cực để tạo ra một trường điện tích cực mạnh bên trong các vi kênh này.
Trường điện tích này gây ra một lực hút cực lớn lên các hạt khí dung mà đã được tích điện trong dòng khí lưu, đồng thời nó chỉ gây ra trở lực rất nhỏ lên dòng khí này. Nó gần như hấp thụ đến 100% các hạt khí dung đang chuyển động, bụi mịn PM2.5 hay các dạng hạt khác.
Khi virus bị mất đi lớp vỏ chính, nó sẽ tự chết đi sau khi đã bị hút liên tục dưới trường điện tích mạnh. Ngoài ra, khi virus và vi khuẩn liên tục bị tác động bởi trường điện áp cao như vậy, chúng sẽ dần dần bị cacbon hoá (bị đốt cháy thành than) và bị loại thải ra sau đó.
Bộ lọc có thể súc rửa vệ sinh dùng tiếp mà không cần thay thế góp phần tránh được sự ô nhiễm thứ cấp gây ra do không thay thế các bộ lọc truyền thống như HEPA đúng thời điểm, đồng thời tiết kiệm chi phí vật tư tiêu hao trong quá trình sử dụng. Bộ lọc có thể liên động kết nối với các thiết bị điều hòa trung tâm và vận hành thông minh khi có lưu lượng gió đi qua.
Nhóm nghiên cứu đang phối hợp với Viện nghiên cứu Năng lượng bền vững, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TPHCM để cùng triển khai giới thiệu, thử nghiệm thực tế tại bệnh viện, văn phòng để đánh giá hiệu quả diệt khuẩn, lọc bụi và chi phí năng lượng, tuổi thọ... của sản phẩm.
Nhóm nghiên cứu kiến nghị các tổ chức có thẩm quyền, các đơn vị tư vấn thiết kế ở Việt Nam cần sớm đưa các tiêu chuẩn về thiết bị lọc và khử khuẩn không khí áp dụng cho hệ thống thông gió và điều hòa trung tâm. Các tiêu chuẩn này cần quy định rõ hiệu suất lọc bụi mịn PM2.5, hiệu suất lọc vi sinh vật có hại (bao gồm vi khuẩn, virrus…), hiệu suất lọc chất ô nhiễm hóa học… trở lực của bộ lọc, điện năng tiêu thụ…
