Đột phá công nghệ mới giúp giảm ô nhiễm nguồn nước ở nhà máy chip

[From Beijing with Love]

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Monash, Úc, đã công bố một bước đột phá với màng lọc nước mới, có khả năng loại bỏ hiệu quả các phân tử PFAS nhỏ – những “hóa chất vĩnh cửu” được sử dụng rộng rãi trong sản xuất bán dẫn và nhiều ngành công nghiệp khác. Với khả năng chặn hơn 90% PFAS so với chỉ 35% của màng polyamide truyền thống, công nghệ này hứa hẹn giảm thiểu ô nhiễm nước ngầm từ các nhà máy chip, vốn thải ra lượng PFAS vượt xa giới hạn an toàn. Tuy nhiên, ngành bán dẫn lại phản đối mạnh mẽ việc hạn chế PFAS, cho rằng không có giải pháp thay thế khả thi.

PFAS, hay per- và polyfluoroalkyl substances, là nhóm hóa chất có liên kết carbon-fluorine cực bền, khiến chúng tồn tại hàng thập kỷ trong môi trường, được gọi là “hóa chất vĩnh cửu”. Trong ngành bán dẫn, PFAS không thể thiếu ở nhiều khâu, từ chất lỏng photoresist trong quang khắc, khí khắc trong sản xuất wafer, đến bao bì chip và pin lithium, theo Semiconductor Industry Association. Dữ liệu năm 2022 từ một nhà máy chip cho thấy nước thải chứa PFAS ở mức 78.000 phần nghìn tỷ (ppt), vượt xa giới hạn 4 ppt của EPA Mỹ, gây lo ngại về ô nhiễm nguồn nước, theo Tom’s Hardware. PFAS còn nguy hiểm cho sức khỏe, liên quan đến ung thư, vô sinh và rối loạn phát triển, với hầu hết dân số toàn cầu đã tích lũy một lượng PFAS trong cơ thể từ nước, thực phẩm hoặc quần áo, theo WHO.

Màng lọc của Monash, do ứng cử viên tiến sĩ Eubert Mahofa dẫn đầu, sử dụng graphene oxide cải tiến với beta-cyclodextrin (GO-βCD), tạo kênh nano chọn lọc chặn PFAS nhưng cho phép nước đi qua dễ dàng. Không giống màng polyamide chỉ lọc được 35% PFAS chuỗi ngắn, màng GO-βCD đạt hiệu suất trên 90%, ngay cả ở nhiệt độ thay đổi, nhờ hàng rào năng lượng ngăn PFAS di chuyển, theo ACS Nano. Công nghệ này được sản xuất bằng in căn chỉnh cắt, dễ mở rộng quy mô công nghiệp, và hợp tác với NematiQ – công ty chuyên về graphene – hứa hẹn đưa màng lọc ra thị trường, theo Australian Manufacturing. Giáo sư Mainak Majumder, giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Sản xuất Tiên tiến Vật liệu 2D, nhấn mạnh màng lọc có thể cách mạng hóa xử lý ô nhiễm PFAS, từ nước thải công nghiệp đến bãi rác.

Tuy nhiên, ngành bán dẫn phản đối mạnh mẽ việc hạn chế PFAS. Hiệp hội SEMI và Semiconductor PFAS Consortium lập luận rằng PFAS là không thể thay thế để sản xuất chip tiên tiến, như quy trình 3nm, và việc cấm có thể đẩy lùi công nghệ hàng thập kỷ, theo TechInsights. Consortium đã vận động thành công tại Mỹ để miễn trừ nhà máy chip khỏi một số quy định môi trường, cam kết tự điều chỉnh nhưng chưa có tiến triển rõ rệt, theo Reuters. Một nghiên cứu năm 2023 đề xuất chất hoạt bề mặt thay thế PFAS trong khắc wafer, hiệu quả hơn và ít độc, nhưng bị Consortium bác bỏ, theo Water Technology. Dù màng lọc Monash có thể giảm ô nhiễm nước thải, lịch sử ngành bán dẫn cho thấy họ khó tự nguyện áp dụng nếu không có áp lực pháp lý, theo Mirage News.