Thức dậy lúc 6 giờ sáng, Nguyễn Tân Lập (sinh năm 1997, Hà Nội) thấy lớp mây mù phía ngoài cửa sổ, nhìn không rõ là bụi hay sương mù. Để chắc chắn, Lập bật chiếc đèn tảo màu xanh để kiểm tra hàm lượng khí CO2 và nồng độ bụi mịn. Sau 10 giây, kết quả hiển thị các chỉ số đều trong mức an toàn, Lập yên tâm ra khỏi nhà, đến lớp.
Lập là sinh viên năm cuối ngành Kỹ thuật môi trường, Viện Khoa học Công nghệ và Môi trường, Đại học Bách Khoa Hà Nội. Đèn tảo là sản phẩm của Lập và 4 bạn Phạm Văn Hoàng, Lê Văn Dương, Phan Anh Sơn, Lê Minh Quyền chế tạo khi thấy chất lượng không khí Hà Nội ngày càng ô nhiễm ở mức báo động, nhóm mong muốn chế tạo một thiết bị có thể giảm lượng khí CO2 và nồng độ bụi mịn PM 2.5 đồng thời cung cấp các số liệu môi trường.
Nhóm sinh viên cùng chuyên gia bên sản phẩm đèn tảo trưng bày tại cuộc thi Sáng tạo trẻ Bách Khoa 2019. Ảnh: NVCC.
Để lọc không khí, nhóm nghiên cứu sử dụng tảo sống dưới nước có tên Spirulina. Loài tảo này không chỉ có lợi cho sức khỏe mà có khả năng lọc không khí gấp nhiều lần cây xanh. Các sinh viên đã chế tạo đèn tảo vừa có thể phát sáng, vừa cải thiện chất lượng không khí bằng cách thiết kế đèn với ba phần chính: bình chứa tảo, bộ phận chiếu sáng, bộ phận cảm biến bụi PM 2.5 và CO2.
Bình hoạt động theo nguyên lý bơm dâng nhằm cung cấp môi trường sống cho tảo. Trong quá trình quang hợp, tảo hấp thụ khí CO2 và tạo ra khí oxy. Bộ phận cảm biến đặt dưới tảo có nhiệm vụ đo nồng độ CO2 và bụi PM 2.5, số liệu được hiển thị trên màn hình LCD.
Để hoàn thành thiết bị, nhóm viết khoảng 900 dòng mã hóa. Lập cho biết, nhóm không sử dụng dạng mã hóa kéo - thả đơn giản mà thực hiện mã hóa nâng cao. Sản phẩm hoàn thiện được một nửa, nhóm gặp trục trặc trong khâu hiển thị thông số. Nhiều lần được chỉ số này nhưng mất chỉ số kia. "Không ít lần em phải xóa những phần mã hóa đã viết trước đó. Dù tốn công nhưng đây tâm huyết của cả nhóm nên phải quyết tâm hoàn thành tốt", Lập kể.
Thông số đo CO2 và bụi mịn PM 2.5 giảm nhiều sau khi sử dụng đèn tảo Ảnh: NVCC
Sau 6 tháng, nhóm thiết kế và chế tạo thành công đèn tảo tích hợp cảm biến ứng dụng công nghệ IoT. Nhóm chia sẻ, ban đầu thiết bị chỉ có thể lọc khí và đưa ra số liệu. Sau khi được TS Đoàn Thị Thái Yên, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường gợi ý và hướng dẫn ứng dụng công nghệ IoT để tối ưu hóa dữ liệu phân tích, nhóm mất thêm hai tháng để bổ sung sản phẩm.
Kết quả thử nghiệm cho thấy, thiết bị có thể loại bỏ khí CO2 đạt 60% (nồng độ đầu vào 500-2000 ppm, đầu ra là 400-450 ppm), hiệu suất loại bỏ bụi PM 2.5 đạt 99% (nồng độ đầu vào 40-70 ug/m3, đầu ra 4-9 ug/m3). Mức chênh lệch 7-8% vì địa điểm đặt đèn tảo khác nhau. Tổng chi phí hoàn thiện sản phẩm khoảng 12 triệu đồng.
Mạch thiết kế đọc cảm biến và gửi dữ liệu lên Thingspeak (một ứng dụng công nghệ IoT), dữ liệu được hiển thị dưới dạng đồ thị, người sử dụng có thể theo dõi và so sánh các thông số trên web.
Đèn tảo này được thiết kế phù hợp đặt trong không gian 25 m2, không gian làm việc chung, khu vực vui chơi ngoài trời. Lập cho biết, tùy vào mục đích và nhu cầu người dùng, thiết bị có thể được chế tạo với dung tích nhỏ hơn, phù hợp cho việc trang trí phòng ở.
Mới đây một đơn vị đồng ý hỗ trợ linh kiện để sản xuất đèn tảo. Lập cho biết, nhóm đang nghiên cứu thiết kế kiểu dáng giúp tăng tính thẩm mỹ sản phẩm, sau đó tính đến bước thương mại hóa, đưa sản phẩm đến với người tiêu dùng.