Trong bối cảnh các loại mầm bệnh ngày càng đột biến và có khả năng đề kháng với các giải pháp khử khuẩn truyền thống, khoa học hiện đại đã tìm ra một giải pháp đột phá: công nghệ hoạt hóa điện hóa EMWE. Từ những nguyên liệu đầu vào đơn giản là muối và nước, công nghệ EMWE tạo ra dung dịch chloride hoạt tính chứa nhiều tác nhân oxy hóa mạnh. Dung dịch này không chỉ diệt khuẩn nhanh chóng, phổ rộng mà còn an toàn cho con người và thân thiện với môi trường.
I. Công nghệ hoạt hóa điện hóa EMWE là gì?
Công nghệ hoạt hóa điện hóa EMWE (Electrochemical Mineral Water Energy; còn phổ biến ở nước ngoài với tên Electro-Chemical Activation – ECA) được định nghĩa là quá trình kết hợp đồng thời các tác động điện hóa và điện lý lên dung dịch điện ly, thường là nước muối loãng, tại lớp điện kép trên bề mặt điện cực trong một buồng điện phân có màng ngăn. Dưới tác động của dòng điện một chiều và cơ chế vận chuyển điện tích không cân bằng qua ranh giới “điện cực – chất điện li”, các phân tử nước và ion trong dung dịch được đưa lên trạng thái kích thích giả bền. Kết quả là tạo nên 2 dạng dung dịch với tính chất lý – hóa khác biệt:
- Tại cực dương (anode) hình thành anolit – dung dịch có tính oxy hóa mạnh nhờ thiếu điện tử. Dung dịch anolit chứa các tác nhân oxy hóa mạnh như axit hypoclorơ (HOCl), dioxide clo (ClO₂), hydrogen peroxide (H₂O₂), ozone, oxy phân tử đơn (¹O₂) và nhiều gốc tự do có hoạt tính cao (OH•, HO₂•, ClO•). Các chất oxy hóa này tồn tại ở trạng thái giả bền và liên tục biến đổi thành phần theo thời gian, vì vậy vi sinh vật không thể phát triển khả năng kháng lại.
- Tại cực âm (catode) hình thành catolit – dung dịch có tính khử, giàu hydro hòa tan và mang tính kiềm, đóng vai trò quan trọng như một tác nhân khử trong nhiều ứng dụng công nghiệp và môi trường.
Chính nhờ khả năng đồng thời tạo ra 2 dạng dung dịch khử trùng hiệu lực mạnh và lành tính, công nghệ hoạt hóa điện hóa đã được Liên Xô chính thức công nhận và ứng dụng rộng rãi từ năm 1984. Ngày nay, các dung dịch kháng khuẩn tạo nên từ công nghệ hoạt hóa điện hóa được xem là một “giải pháp khử khuẩn xanh”, phù hợp với xu hướng toàn cầu về việc giảm thiểu sử dụng hóa chất độc hại, hướng đến các sản phẩm khử trùng, phòng bệnh, chăm sóc da liễu và bảo vệ sức khỏe cộng đồng an toàn, bền vững.
II. Lịch sử hình thành và phát triển công nghệ hoạt hóa điện hóa EMWE
Bakhir V. M – Nhà khoa học phát minh ra công nghệ hoạt hóa điện hóa
Hiện tượng hoạt hóa điện hóa được kỹ sư người Nga Bakhir V. M. phát hiện năm 1975 trong quá trình nghiên cứu khả năng điều chỉnh các tính chất của dung dịch khoan bằng phương pháp điện hóa.
Tại Việt Nam, công nghệ hoạt hóa điện hóa có mặt từ cuối những năm 1990. Trên cơ sở hợp tác khoa học với Viện Các Hệ thống Điện hóa và Công nghệ của VS. Bakhir (Liên bang Nga), Viện Công nghệ Môi trường thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tiếp nhận, nghiên cứu và từng bước nội địa hóa công nghệ, chế tạo thành công các thiết bị hoạt hóa điện hóa kiểu STEL.
Từ những thiết bị thế hệ đầu tiên nhập khẩu, các nhà khoa học Việt Nam đã sáng tạo nên dòng sản phẩm ECAWA với công suất linh hoạt 20–500 lít/giờ, có khả năng sản xuất dung dịch anolit trung tính với hoạt tính khử trùng cao, thế oxy hóa khử ORP đạt 800–900 mV nhưng vẫn đảm bảo độ an toàn sinh thái, ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực kháng khuẩn, phòng bệnh chăm sóc y tế, chăn nuôi và chế biến thủy sản.
Sự hình thành và phát triển công nghệ hoạt hóa điện hóa tại Việt Nam gắn liền với định hướng chính sách quốc gia về bảo vệ môi trường, kiểm soát hóa chất độc hại và thúc đẩy công nghệ sạch. Sau hơn 35 năm, Việt Nam đã xây dựng được năng lực tự chủ trong thiết kế và sản xuất các thiết bị hoạt hóa điện hóa thế hệ mới, tạo ra giải pháp kháng khuẩn xanh với dung dịch chloride hoạt tính – mang đến bước đột phá trong lĩnh vực khử trùng, phòng bệnh và chăm sóc y tế hiện đại.
III. Ứng dụng công nghệ hoạt hóa điện hóa EMWE tạo ra dung dịch chloride hoạt tính
Mô phỏng buồng điện phân tạo ra dung dịch chloride hoạt tính từ dung dịch muối ăn
Dung dịch chloride hoạt tính, hay còn gọi là anolit, là sản phẩm tạo ra tại vùng cực dương anode của quá trình hoạt hóa điện hóa dung dịch muối ăn.
Hai thành phần đầu vào bao gồm nước tinh khiết và muối sodium chloride được đưa vào buồng điện phân có màng ngăn, chia thành 2 cực âm – dương, chịu tác động kép của dòng điện đơn cực và quá trình vận chuyển điện tích để hình thành các phản ứng điện – hóa học.
Phản ứng tại cực dương anode:
2NaCl → Cl2 + 2Na+ + 2e−
H2O → O2 +4H+ + 4e−
Cl2 + H2O → HOCl + HCl
Phản ứng tại cực dương catode:
2H2O + 2e− → H2 + 2OH−
Na+ + OH− → NaOH
Dung dịch chloride hoạt tính hình thành ở cực dương anode là một hỗn hợp giàu các tác nhân oxy hóa mạnh như Axit hypochlorous (HOCl), dioxide chlore (ClO₂), hydrogen peroxide (H₂O₂), ozone, oxy đơn phân tử (O₂) và nhiều gốc tự do hoạt tính (OH•, HO₂•, ClO•). Điểm đặc biệt của dung dịch chloride hoạt tính là trạng thái “giả bền”: nồng độ chloride hoạt tính ở khoảng 300-350 mg/L, duy trì thế oxy hóa khử cao là 800-900 mV và cho hiệu quả diệt khuẩn mạnh mẽ.
Khả năng kháng khuẩn của dung dịch chloride hoạt tính được thể hiện qua các cơ chế toàn diện:
- Phá vỡ màng tế bào vi sinh vật: dung dịch chứa chloride hoạt tính dễ dàng xuyên qua màng tế bào vi khuẩn – vốn được cấu tạo chủ yếu từ lipid kép và mang điện tích âm. Sau khi xâm nhập, chúng tác động trực tiếp đến cấu trúc màng, làm rối loạn tính thấm, gây mất cân bằng áp suất và ion nội bào, dẫn đến phá vỡ màng và gây chết tế bào.
- Oxy hóa protein và enzym: Các thành phần oxy hóa cho phản ứng mạnh với các nhóm thiol (-SH), amin (-NH₂), và nhóm hydroxyl (-OH) trong protein và enzyme của vi khuẩn. Phản ứng này làm biến tính protein cấu trúc và enzym chức năng, khiến vi khuẩn không thể thực hiện quá trình trao đổi chất, sao chép hay sửa chữa tổn thương.
- Phá hủy DNA và RNA: Dung dịch chloride hoạt tính gây tổn thương oxy hóa trực tiếp lên vật liệu di truyền (DNA, RNA) của vi sinh vật. Điều này dẫn đến đột biến, gãy mạch, hoặc lỗi phiên mã, khiến tế bào không thể phân chia hoặc tự phục hồi.
Đặc biệt, dung dịch chloride hoạt tính cho hiệu quả kháng khuẩn chọn lọc trên vi sinh vật, không tác động đến tế bào người và động vật máu nóng. Vì các tế bào người và động vật được bảo vệ bởi màng lipid nhiều lớp với hệ thống chống oxy hóa nội sinh nên ít bị ảnh hưởng. Trong khi đó, vi sinh vật không có cơ chế bảo vệ này và dễ dàng bị các tác nhân oxy hóa tiêu diệt.
IV. Ưu điểm của dung dịch chloride hoạt tính từ công nghệ hoạt hóa điện hóa EMWE
1. Phổ kháng khuẩn rộng
Khả năng loại bỏ 99/9% mầm bệnh của dung dịch Dizigone – đại diện của dung dịch chloride hoạt tính từ công nghệ hoạt hóa điện hóa
Dung dịch chloride có phổ kháng khuẩn rộng, hiệu quả trên cả vi khuẩn gram dương, gram âm, virus, nấm và bào tử nấm.
Đặc biệt, khác với các dung dịch kháng khuẩn truyền thống, thành phần oxy hóa trong dung dịch chloride hoạt tính luôn biến đổi theo thời gian, khiến vi sinh vật không thể phát triển cơ chế đề kháng. Thực tiễn ứng dụng tại các bệnh viện ở Moskva trong hơn 20 năm cho thấy không ghi nhận trường hợp nào vi khuẩn hình thành kháng thuốc sau khi sử dụng dung dịch chloride hoạt tính. Chính vì vậy, đây được chứng nhận là giải pháp kháng khuẩn vừa hiệu quả – vừa bền vững.
2. An toàn với cơ thể, thân thiện với môi trường.
Dung dịch chloride hoạt tính tác dụng chọn lọc trên vi sinh vật, không ảnh hưởng đến tế bào cơ thể người và động vật. Dạng dùng phổ biến nhất là dung dịch chloride có pH trung tính, dịu nhẹ và tương thích với da người nên phù hợp dùng cho các mục đích làm sạch, làm dịu da và kháng khuẩn da.
Nguyên liệu đầu vào đơn giản, thân thuộc là muối và nước, hoàn toàn không cần sử dụng các chất phụ gia hay chất hóa học độc hại. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ kháng khuẩn, dung dịch chloride tự chuyển hóa về dạng nguyên bản, dịu lành với làn da và thân thiện với môi trường.
3. Ứng dụng đa dạng
Dung dịch chloride hoạt tính được ứng dụng rộng rãi trong khử khuẩn phòng bệnh, chăm sóc y tế và nhiều mặt của đời sống:
- Trong y tế: làm sạch da, sát trùng vết thương, rửa tay, khử khuẩn dụng cụ, phòng bệnh lây nhiễm.
- Trong chăm sóc sức khỏe & gia đình: vệ sinh da, răng miệng; khử khuẩn tay chân, cơ thể; khử mùi thú cưng, đồ dùng; khử trùng không gian.
- Trong công nghiệp thực phẩm: bảo quản rau quả, khử khuẩn nước uống, dây chuyền sản xuất.
- Trong môi trường: xử lý nước thải, diệt tảo, khử trùng bể bơi.
Chính nhờ các ưu thế này, dung dịch chloride hoạt tính từ công nghệ hoạt hóa điện hóa đã được thừa nhận rộng rãi như một công cụ khử trùng tiên tiến, góp phần quan trọng vào việc hiện thực hóa các chính sách quốc gia về bảo vệ sức khỏe cộng đồng và phát triển công nghệ thân thiện với môi trường
Kết luận: Công nghệ hoạt hóa điện hóa tạo nên bước tiến vượt bậc của khoa học khử trùng hiện đại, giúp tạo ra dung dịch chloride hoạt tính mang trọn vẹn ưu điểm của một giải pháp kháng khuẩn ưu việt: Kháng khuẩn mạnh mẽ – Hiệu quả nhanh chóng – An toàn tuyệt đối – Thân thiện với môi trường. Dung dịch chloride hoạt tính đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực kháng khuẩn, phòng bệnh, chăm sóc y tế và phục vụ nhiều mặt của đời sống.
