Vermiculit là khoáng silicat tự nhiên có cấu trúc lớp, được hình thành từ quá trình biến đổi của mica trong điều kiện địa chất đặc thù. Nhờ cấu trúc này, vermiculit sở hữu nhiều tính chất đặc biệt như khối lượng riêng nhỏ, khả năng cách nhiệt và cách âm tốt, không cháy, bền hóa học và đặc biệt là khả năng giữ nước cũng như trao đổi ion. Một trong những đặc điểm quan trọng nhất của vermiculit là khả năng trương nở khi gia nhiệt ở nhiệt độ cao. Khi được nung trong khoảng 700 - 1000°C, nước liên kết trong cấu trúc tinh thể bốc hơi nhanh, làm các lớp khoáng tách ra và nở phồng lên nhiều lần so với thể tích ban đầu, tạo thành vật liệu xốp nhẹ với diện tích bề mặt lớn.

Chính những đặc tính này khiến vermiculit trở thành nguyên liệu tiềm năng trong nhiều lĩnh vực như sản xuất vật liệu xây dựng nhẹ, vật liệu cách nhiệt, giá thể trồng cây trong nông nghiệp công nghệ cao, cũng như vật liệu hấp phụ trong xử lý môi trường. Tuy nhiên, thực tế tại Việt Nam cho thấy nguồn tài nguyên này chưa được khai thác đúng mức, phần lớn mới chỉ dừng ở dạng sơ chế hoặc xuất khẩu thô, giá trị gia tăng thấp, chưa tương xứng với tiềm năng.

Trước thực trạng đó, ThS. Nguyễn Quang Minh cùng các cộng sự tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Công nghệ lọc, hóa dầu đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị chế biến sâu khoáng vermiculit thành sản phẩm có giá trị gia tăng cao”. Đề tài tập trung giải quyết bài toán nâng cao giá trị của vermiculit thông qua các giải pháp công nghệ chế biến sâu, kết hợp các phương pháp xử lý nhiệt với các kỹ thuật biến tính hóa học và cơ học nhằm cải thiện cấu trúc vi mô của vật liệu. 

Thông qua các quá trình này, diện tích bề mặt riêng của vermiculit được tăng lên đáng kể, hệ thống lỗ xốp được kiểm soát tốt hơn, đồng thời các nhóm chức trên bề mặt được điều chỉnh để nâng cao khả năng tương tác với các chất cần xử lý.

Các nghiên cứu về tiền xử lý hóa học đã xác định được tác nhân và bộ thông số công nghệ tối ưu để tách loại các oxit tạp chất như Fe₂O₃, Al₂O₃, MgO trong quặng vermiculit. Kết quả cho thấy việc sử dụng dung dịch axit photphoric với nồng độ thích hợp, kết hợp các điều kiện nhiệt độ, thời gian và số vòng phản ứng tối ưu, đã nâng cao đáng kể chất lượng nguyên liệu, tạo tiền đề cho quá trình xử lý nhiệt và biến tính vật liệu. 

Nhờ đó, vermiculit sau chế biến không còn chỉ là vật liệu nhẹ đơn thuần mà trở thành vật liệu chức năng có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ cao. Trong xử lý môi trường, vật liệu này có khả năng hấp phụ hiệu quả các kim loại nặng và các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải, góp phần giải quyết một trong những vấn đề môi trường cấp bách hiện nay. Trong công nghiệp hóa chất và lọc hóa dầu, vermiculit biến tính có thể đóng vai trò là chất mang xúc tác nhờ diện tích bề mặt lớn và độ bền nhiệt cao. Trong lĩnh vực xây dựng, vật liệu vermiculit cải tiến giúp nâng cao hiệu quả cách nhiệt, giảm tiêu hao năng lượng cho các công trình.

Các giải pháp công nghệ và thiết bị trong đề tài đều hướng đến mục tiêu tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải. Việc tối ưu hóa quá trình nung nở và biến tính giúp giảm tiêu hao nhiên liệu, đồng thời hạn chế phát sinh chất thải thứ cấp, phù hợp với định hướng sản xuất sạch hơn và phát triển bền vững mà Việt Nam đang theo đuổi.

Từ góc độ kinh tế, việc chế biến sâu vermiculit mở ra cơ hội hình thành chuỗi giá trị mới cho ngành khai thác và chế biến khoáng sản. Thay vì xuất khẩu nguyên liệu thô với giá trị thấp, các doanh nghiệp có thể sản xuất các sản phẩm vật liệu kỹ thuật có giá trị cao hơn nhiều lần, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên và tăng sức cạnh tranh trên thị trường. Đồng thời, việc phát triển các vật liệu thay thế nhập khẩu cũng góp phần giảm phụ thuộc vào nguồn cung từ nước ngoài.

Ở góc độ môi trường và xã hội, các sản phẩm từ vermiculit chế biến sâu có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm tài nguyên. Vật liệu hấp phụ giúp xử lý nước thải công nghiệp, vật liệu cách nhiệt giúp giảm tiêu thụ năng lượng, còn giá thể trồng cây góp phần phát triển nông nghiệp bền vững. Những giá trị này cho thấy hướng nghiên cứu không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn đóng góp tích cực vào mục tiêu phát triển bền vững.

Từ một loại khoáng sản quen thuộc, thông qua nghiên cứu bài bản và định hướng ứng dụng rõ ràng, vermiculit hoàn toàn có thể trở thành nền tảng cho các sản phẩm vật liệu xanh “made in Vietnam”, góp phần đưa ngành công nghiệp vật liệu trong nước phát triển theo hướng hiện đại, hiệu quả và bền vững hơn trong thời gian tới.