Biến vỏ sầu riêng thành vật liệu kị nước, ưa dầu
Nhóm sinh viên Ngô Thị Nhung, Vũ Thị Xuân và Đinh Hoàng Trang Nhung đến từ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Trường ĐH Bách khoa Hà Nội, đã chế tạo thành công vật liệu aerogel từ cellulose của vỏ quả sầu riêng nhằm mục đích thu hồi dầu tràn nhờ vào tính năng kị nước và hấp thụ dầu.
Ngô Thị Nhung, trưởng nhóm, chia sẻ, một lần tình cờ đọc được bài báo nói về tác dụng thấm hút dầu của vỏ sầu riêng, em cùng nhóm bạn quyết định tìm hiểu sâu. Vỏ sầu riêng chứa tới 60% thành phần là cellulose là một loại polymer thiên nhiên có nhiều ứng dụng thực tế.
Lớp vỏ sầu riêng chiếm tới 60 - 80% khối lượng quả dẫn tới lượng vỏ sầu riêng thải bỏ ra môi trường rất lớn, phải chôn lấp hoặc đốt. Nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nhóm nghiên cứu đã lập kế hoạch tận thu cellulose trong vỏ sầu riêng để xử lý vỏ theo một phương pháp khác.
Ngô Thị Nhung, đại diện nhóm, cho biết, hiện nay các vật liệu hấp phụ vô cơ và tổng hợp (ví dụ polypropylene) thường được sử dụng trong thu hồi dầu loang, nhưng sẽ sinh ra nguồn chất thải thứ cấp khó phân hủy sinh học và giá thành cao.
Điều này thúc đẩy nhóm nghiên cứu một loại vật liệu hấp phụ dầu có khả năng phân hủy sinh học tốt hơn. Mô hình thiết bị tách và thu hồi dầu được lên ý tưởng từ nhu cầu cơ giới hóa trong quá trình thu hồi dầu tràn trên đại dương, sử dụng vật liệu aerogel làm vật liệu hấp phụ.
Vỏ sầu riêng được thu gom và rửa sạch nhiều lần bằng nước để loại bỏ bụi bẩn hoặc phần thịt sầu riêng còn sót lại. Sau đó, số vỏ sầu riêng này được phơi khô, nghiền thành bột và bổ sung một loạt các hóa chất để hấp thụ dầu tràn trong dung dịch nước.
Khi sự cố tràn dầu xảy ra, khu vực dầu tràn sẽ được rào lại, thu hẹp phạm vi vết dầu loang. Lớp dầu trên bề mặt sẽ được hút vào thiết bị. Dầu sẽ được tách ra khỏi mặt nước và thu hồi lại bằng vật liệu hấp phụ aerogel. Nhóm đã thực hiện khảo sát dung lượng hấp phụ đối với 2 loại dầu máy thải và dầu diesel.
Kết quả cho thấy, vật liệu có dung lượng hấp phụ cao hơn so với vật liệu thương mại và một số vật liệu aerogel từ các loại phụ phẩm nông nghiệp khác ở các nghiên cứu trước.
1 gram vật liệu có khả năng hấp phụ tới 42 gram dầu thải hay 34 gram dầu diesel, có khả năng thay thế vật liệu thương mại kém thân thiện với môi trường. Các thí nghiệm cũng cho thấy, vật liệu sau khi hoàn thiện có tính kị nước và ưa dầu giúp tăng hiệu quả tách dầu khỏi bề mặt nước.
 |
Sẽ làm ở quy mô lớn hơn
Hiện, vật liệu được chế tạo ở dạng các viên có kích thước nhỏ để thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm. Nhưng khi ứng dụng trong thiết bị tách và thu hồi dầu thực tế, nhóm nghiên cứu sẽ chế tạo vật liệu ở dạng tấm bản to.
Nhóm đang dự định kết hợp với một nhóm cơ khí để điều chỉnh các thiết bị trong nghiên cứu chuẩn xác, hiệu quả hơn. Thiết bị thu hồi vỏ sầu riêng cần cho năng suất lớn hơn cũng như thiết bị thử nghiệm tách và thu hồi dầu mới ở quy mô nhỏ. Hiện, toàn bộ mô hình vẫn đang trong quá trình thử nghiệm các điều kiện vận hành với quy mô phòng thí nghiệm.
Kết quả thử nghiệm cũng cho thấy, vật liệu aerogel từ vỏ sầu cho hiệu suất cao hơn so với vật liệu thương mại có sẵn trên thị trường hiện nay. Vật liệu từ vỏ sầu riêng thể hiện được một số ưu điểm như lượng cellulose thu được cao hơn.
Ở góc độ nghiên cứu khoa học hiệu quả xử lý chất thải, vật liệu siêu nhẹ từ loại vỏ này cho thấy khá tiềm năng và có bước phát triển nhất định so với nghiên cứu vật liệu trước đó (rơm rạ, bã mía...). Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cho rằng, việc đưa sản phẩm thương mại còn cần nhiều đánh giá, thử nghiệm.
“Nghiên cứu bước đầu của nhóm nhận được sự ủng hộ rất lớn từ thầy cô và nhà trường. Chúng em sẽ đầu tư thời gian nghiên cứu thêm để tối ưu loại vật liệu này để có thể thương mại hóa như một giải pháp bảo vệ môi trường bền vững, xử lý nhanh các sự cố tràn dầu trên biển”, sinh viên Ngô Thị Nhung nói.
