Thầy trò 'biến' bùn giấy thành vật liệu siêu bền

Sản xuất bền vững

18/02/2021

Thầy trò Đại học Bách Khoa TP.HCM tận dụng bùn thải của nhà máy giấy để làm vật liệu sinh học bền gấp 16 lần thép, đạt giải nhất Tech Planter châu Á.

Giải thưởng Tech Planter châu Á 2020 được trao cho nhóm nghiên cứu do PGS TS Nguyễn Đình Quân, Trưởng phòng thí nghiệm Nhiên liệu sinh học và Biomass (Khoa Kỹ thuật Hóa học, Đại học Bách khoa TP HCM) làm chủ nhiệm hồi đầu tháng 12.

Hiện ông Quân cùng 9 học trò nghiên cứu hoàn thiện công trình, chuẩn bị mang vào ứng dụng tại các nhà máy.

PGS Nguyễn Đình Quân tại Phòng thí nghiệm Nhiên liệu sinh học và Biomass, Đại học Bách khoa TP HCM.

Năm ngoái, trong lần làm việc với nhà máy giấy ở quận Thủ Đức, PGS Quân thấy nơi này thải ra hàng chục tấn bùn giấy mỗi ngày. Chất thải hôi nồng nặc gồm phụ gia, phần bột giấy có sợi quá nhỏ và yếu không đảm bảo để "xeo" thành giấy tốt. Nhà máy phải tốn chi phí đem chôn hoặc vắt nước, đốt trong lò xử lý, vẫn có thể gây ô nhiễm môi trường.

Tuy nhiên, ông Quân nhận ra đây chính là nguồn cellulose đã tiền xử lý, loại bỏ lignin của quá trình sản xuất giấy. Cellulose bùn giấy được thủy phân dễ dàng bằng acid loãng. Cũng môi trường đó, sản phẩm đường thủy phân được vi khuẩn acetobacter xilynum chuyển hóa trở lại thành cellulose vi khuẩn.

Cellulose vi khuẩn khá tinh khiết, chúng hình thành dạng các màng dày nổi lên trên hỗn hợp. Lớp màng này rất dễ để "thu hoạch", đem vào xử lý, ứng dụng vào nhiều lĩnh vực sản xuất.

Lớp màng này đem trộn với giấy thu được giấy mịn và cứng hơn hoặc có thể dùng làm đồ giả da, giả gỗ. Vật liệu sinh học nanocrystal cellulose (CNC) thu được trong quá trình trên có độ bền gấp 8 lần sợi kevla, 16 lần thép. "Tốc độ sinh trưởng của lớp màng gần như không có hạn. Chi phí cho quá trình này không đáng kể", ông Quân cho biết.

Sơ đồ quy trình chuyển hoá bùn giấy thành lớp màng CNC của nhóm nghiên cứu.

Từ đầu năm đến nay, dự án liên tiếp đạt giải tại cuộc thi nghiên cứu khoa học của Văn phòng Đào tạo quốc tế (Đại học Bách khoa TP HCM), cuộc thi khởi nghiệp đổi mới sáng tạo Bach Khoa Innovation, Tech Planter Việt Nam.

Tuy nhiên, giải Tech Planter châu Á 2020 là bất ngờ lớn với nhóm, bởi 12 đội ở vòng chung kết chọn từ hàng trăm trường đại học, công ty khởi nghiệp rất tài năng. Nhân sự các nhóm hùng hậu, nhiều giáo sư với công trình được công bố trên các tạp chí uy tín nhất thế giới, thiết bị nghiên cứu hiện đại. Đề tài của họ công phu, có tính ứng dụng cao.

Đội Naturel Kiss của Đại học Kỹ thuật Malaysia (UTM) với dự án dược mỹ phẩm Rosselle gọi vốn một triệu USD. Đội Cytomed của Singapore do GS Peter Choo (người từng học và làm việc với giáo sư người Nhật đạt giải Nobel về tế bào gốc) dẫn đầu, giới thiệu công nghệ tế bào gốc tiêu diệt tế bào ung thư.

"Chúng tôi không có gì khác hơn là hàng công nghệ Hai Lúa, mang đi thi với mong muốn được cọ xát. Nhưng khi được công bố đồng hạng nhất với hai đội khác, cả nhóm vỡ òa sung sướng", PGS Quân chia sẻ.

Nhóm sinh viên kiểm tra lớp màng CNC được tạo ra từ bùn giấy trong phòng thí nghiệm.

Trưởng nhóm sinh viên Nguyễn Long Hoàng (năm 3 ngành Công nghệ thực phẩm) cho biết, khó khăn lớn nhất của các em khi tham gia nghiên cứu là thời gian trùng vào giai đoạn Covid-19 bùng phát hồi đầu năm. "Nhóm nghiên cứu mới thành lập, kỹ thuật của dự án này cũng rất khó khăn, đòi hỏi phải tìm tòi, nghiên cứu và thử nghiệm nhiều lần", Hoàng kể.

Bạn cùng lớp với Hoàng, Nguyễn Hoàng Phong nói rằng dự án đã giúp nhóm trưởng thành hơn từ kỹ năng đọc hiểu tài liệu, tìm cách xoay xở với khó khăn, thiếu thốn trong quá trình nghiên cứu khoa học. Nhóm sẽ nghiên cứu tiếp để tìm giải pháp tốt nhất giải quyết vấn đề môi trường.

Tech Planter châu Á là sự kiện do tổ chức phi chính phủ Leave a Nest, Nhật Bản tổ chức hàng năm. Cuộc thi có quy mô lớn nhằm thúc đẩy, phát triển các dự án về khoa học, công nghệ. Các đội tham gia thường nghiên cứu sâu về robot, trí tuệ nhân tạo, công nghệ sinh học, y tế, thực phẩm, nông nghiệp...

Theo Vnexpress

Tags: