Phế phẩm dứa thành aerogel có giá trị cao: Hướng đi mới cho phụ phẩm nông nghiệp
Mới đây, các nhà khoa học Việt Nam đã cùng tham gia vào một nghiên cứu mới, hứa hẹn chuyển đổi hàng chục triệu tấn lá dứa phế thải vẫn để thối hoặc bị đốt thành aerogel có giá trị cao, rẻ và sạch.
PGS.TS Dương Minh Hải (giữa) và nhóm nghiên cứu. Ảnh: NUS
Aerogel là một trong những vật liệu rắn nhẹ nhất, được tạo ra bằng cách kết hợp polymer với dung môi nhằm hình thành gel, sau đó loại bỏ chất lỏng trong gel tạo ra vật liệu xốp, nhẹ nhưng vẫn mang lại cảm giác chắc chắn khi chạm vào.
PGS.TS Dương Minh Hải, giảng viên khoa Cơ khí thuộc Đại học Quốc gia Singapore (NUS), ước tính rằng mỗi năm có khoảng 76,4 triệu tấn lá dứa bị thải bỏ. “Để có 1kg trái dứa, lại cần phải thải ra 3kg lá dứa. Người nông dân xử lý lượng phế phẩm khổng lồ này bằng cách đốt, ủ hoặc tái sử dụng làm thức ăn gia súc”, ông cho biết. Số phế phẩm này sẽ giải phóng các hóa chất độc hại và khí nhà kính, dẫn đến những vấn đề môi trường nghiêm trọng.
Ông cùng các đồng sự ở NUS sẽ công bố nghiên cứu của mình về quy trình chế tạo aerogel từ phế phẩm dứa trong ấn bản tháng 12 sắp tới của tạp chí Environmental Chemical Engineering. Ông cho biết thêm, quá trình sản xuất ra các loại aerogel thương mại – thường được dùng để cách nhiệt và cách âm – rất tốn kém và thường giải phóng một lượng carbon độc hại. Còn quy trình sản xuất do nhóm nghiên cứu đề xuất sử dụng các sợi lá dứa để tạo ra những aerogel siêu nhẹ, có thể phân hủy sinh học. Chúng có tác dụng như chất thấm dầu hoặc vật liệu cách nhiệt, cách âm. “Chúng tôi cũng đã chứng minh được hiệu quả của chúng khi ứng dụng vào việc bảo quản thức ăn hoặc xử lý nước thải. Đây có thể xem là một bước tiến lớn đối với nông nghiệp bền vững và quản lý chất thải”, ông nói.
PGS.TS Dương Minh Hải đã theo đuổi công việc tái chế các vật liệu khác nhau thành aerogel trong hơn một thập kỷ. Trước đây ông đã phát triển các kỹ thuật tạo aerolgel từ lốp cao su cũ, bã cà phê và chai nhựa.
“Gần đây nhất, chúng tôi tạo ra các aerogel sinh thái từ phế phẩm nông nghiệp và thực phẩm. Chúng tôi bắt đầu công trình này từ tháng 8 năm 2016, phải mất ba năm để gặt hái được những kết quả khả quan như hiện tại”, ông cho biết. “Chúng tôi đã sản xuất thành công aerogel sinh thái từ bã mía, bã cà phê và đậu bắp”.
Với quy trình mới này, trước tiên cần đưa lá dứa vào máy xay để ra được thành phẩm là sợi dứa, sau đó trộn sợi dứa với rượu polyvinyl liên kết ngang (PVA) – lưu ý phải xử lý ở nhiệt độ 800C để thúc đẩy liên kết ngang giữa các sợi và PVA. Trung bình, cần 10-12 tiếng để sản xuất aerogol từ nguyên liệu thô, nhanh hơn nhiều so với các quy trình tương đương.
“Một tấm aerogel sinh thái rộng khoảng 1m2, có độ dày một centimeter, chi phí sản xuất dưới 7 USD và có giá thị trường từ 22 đến 37 USD. Trong khi đó, một tấm cách nhiệt làm từ aerogel thông thường với cùng kích cỡ lâu nay vẫn được bán với giá hơn 220 USD”.
Nhóm nhiên cứu đang làm việc với các đối tác để thí điểm sản xuất các loại aerogel sinh thái này với quy mô lớn, ứng dụng vào việc bảo quản thực phẩm, cách nhiệt, giảm tiếng ồn, làm sạch dầu tràn và mặt nạ tái sử dụng để lọc khí độc, bụi bẩn và vi khuẩn.
Dứa là một trong những loại trái cây được ưa chuộng nhất trên thế giới. Ba nước sản xuất lớn nhất trên thế giới hiện nay là Costa Rica, Brazil và Philippines.
“Công nghệ tiên tiến chuyển đổi bã dứa có giá trị thấp thành bã dứa kỹ thuật có giá trị cao để bảo quản thực phẩm và xử lý nước thải sẽ giúp nâng cao nhận thức của người dân trong việc bảo vệ môi trường. Họ sẽ tích cực tìm kiếm phương án nhằm biến rác thải thành vật liệu hữu ích”, PGS.TS Lê Thị Kim Phụng, giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Lọc Hóa dầu tại Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, cho biết.
“Mặc dù quy trình tái chế vẫn đang được quá trình hoàn thiện, nhưng đây là một bước quan trọng hướng tới việc phát triển bền vững, từ đó xây dựng tư duy sáng tạo và đổi mới trong công cuộc bảo vệ môi trường và bảo tồn thiên nhiên”, bà chia sẻ.
Anh Thư dịch
Nguồn: https://phys.org/news/2020-10-scientists-pineapple-high-value-aerogels.html
