35 Hà Nội: Sinh viên biến chất thải sầu riêng thành vật liệu khắc phục sự cố tràn dầu mới nhất

Một nhóm nữ sinh trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã chế tạo thành công một loại aerogel có tác dụng thu hồi dầu tràn từ vỏ sầu riêng rất hiệu quả. Do tính nhạy cảm với nước và khả năng hấp thụ dầu, vật liệu này có tiềm năng ứng dụng trong xử lý dầu tràn.

Aerogel vỏ sầu riêng đã được nhóm sản xuất thử nghiệm dưới dạng viên nén siêu nhỏ.

Chuyển rác thải thành vật liệu để bảo vệ môi trường

Ba nữ sinh gồm: Ngô Thị Nhung, Vũ Thị Xuân và Đinh Hoàng Trang Nhung đến từ Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã chế tạo thành công vật liệu aerogel từ xenlulo của vỏ sầu riêng. Nó nhằm mục đích thu hồi dầu tràn nhờ đặc tính không thấm nước và hút dầu.

Theo nhóm nghiên cứu, da sầu riêng chứa tới 60% cellulose, một loại polymer tự nhiên có nhiều ứng dụng trong thực tế. Vỏ sầu riêng chiếm 60 – 80% trọng lượng quả, dẫn đến việc thải ra môi trường một lượng lớn vỏ sầu riêng, phải chôn lấp hoặc đốt bỏ. Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nhóm nghiên cứu đã lên kế hoạch khôi phục lại chất cellulose trong vỏ sầu riêng để điều trị da theo một cách khác.

Ngô Thị Nhung, đại diện nhóm cho biết, hiện nay, các chất hấp phụ vô cơ và tổng hợp (như polypropylene) thường được sử dụng trong khắc phục sự cố tràn dầu, tuy nhiên chúng lại tạo ra chất thải thứ cấp khó phân hủy với chi phí nghiên cứu cao. Điều này đã thúc đẩy nhóm nghiên cứu phát triển chất thấm hút dầu có khả năng phân hủy sinh học tốt hơn. Thiết bị tách và thu hồi dầu được mô hình hóa từ nhu cầu cơ giới hóa trong việc thu hồi dầu tràn trên đại dương, sử dụng đệm khí làm vật liệu hấp thụ.

Sau hai tháng nghiên cứu, nhóm đã tạo ra quy trình xử lý sơ bộ và thu hồi nguyên liệu từ vỏ sầu riêng. Các bộ thu hồi được kiểm tra độ hấp thụ dầu và được nghiên cứu để lựa chọn thiết bị kiểm tra. Thiết bị thử nghiệm bao gồm các cột quay, một tấm lưới bằng vật liệu aerogel và một cái bát. Nghiên cứu thực tế cho thấy, khi trục chính của thiết bị quay, lưới chứa sầu riêng sẽ chuyển động và ăng-ten trong lưới sẽ hút dầu trên mặt nước. Khi tấm tẩm dầu không thể hấp thụ được nữa, nhóm nghiên cứu đã tháo rời và nén lại bằng cơ học để thu hồi dầu.

Sinh viên Vũ Thị Xuân, thành viên nhóm nghiên cứu, chia sẻ về nguyên lý và cho biết khi xảy ra sự cố tràn dầu, khu vực tràn sẽ được rào lại, thu hẹp phạm vi tràn dầu. Dầu trên bề mặt sẽ được các chuyên gia xử lý bằng cách hấp thụ các vật liệu sợi tổng hợp như polypropylene và polyurethane vào thiết bị. Dầu sẽ được tách khỏi bề mặt nước và được thu hồi bằng vật liệu hút không khí.

Trong nghiên cứu được thực hiện tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, nhóm đã tiến hành khảo sát thí điểm khả năng hấp phụ của hai loại dầu thải động cơ và dầu diesel. Kết quả cho thấy, nguyên liệu do nhóm chế tạo có khả năng hấp thụ cao hơn nguyên liệu thương mại và một số nguyên liệu hiếu khí hơn so với các phụ phẩm nông nghiệp khác trong các nghiên cứu trước đây trên thế giới.

Vat-lieu-3. JpgCác thành viên trong nhóm nghiên cứu.

Thấm hút tốt hơn

Bà Vũ Thị Xuân cho biết, đo thực nghiệm trong nghiên cứu của nhóm, 1 gam chất này có khả năng hút tới 42 gam dầu thải hoặc 34 gam dầu diezel. Vật liệu nghiên cứu từ vỏ sầu riêng của nhóm có thể phân hủy sinh học, cho thấy một giải pháp thay thế tốt hơn các vật liệu thương mại hiện có ít thân thiện với môi trường. Đặc biệt, các thí nghiệm còn cho thấy, vật liệu sau khi hoàn thành (nhóm nghiên cứu ứng dụng Trimethoxy Methyl Silane – MTMS) vừa kỵ nước vừa ưa béo, giúp tăng hiệu quả tách dầu khỏi bề mặt nước.

Một đại diện của nhóm cho biết vật liệu này hiện đang được sản xuất thành những viên nhỏ để thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, khi ứng dụng trong thiết bị tách và thu hồi dầu thực, nhóm sẽ chế tạo vật liệu thành các tấm lớn.

Ngoài ra, nhóm có kế hoạch kết hợp với một nhóm cơ khí để chỉnh sửa chính xác và hiệu quả hơn các thiết bị trong nghiên cứu. Cần có thiết bị thu hồi vỏ sầu riêng để tăng năng suất cũng như thiết bị mới để kiểm tra tách và thu hồi dầu quy mô nhỏ. Hiện tại, toàn bộ mô hình vẫn đang trong quá trình thử nghiệm điều kiện vận hành ở quy mô phòng thí nghiệm.

Đánh giá về công trình nghiên cứu PGS.TS Duẩn Thị Tài Yên, Phòng Công nghệ Môi trường, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Đại học Bách Khoa Hà Nội cho biết, công trình nghiên cứu có nhiều phát hiện và cải tiến so với các công trình sinh viên của Đại học Bách Khoa. . Vật liệu aerogel đang được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu, khai thác, đặc biệt là phương pháp chuyển phế phẩm thành vật liệu thân thiện với môi trường, có nhiều tiềm năng ứng dụng.

Theo PGS. Nguyên liệu từ vỏ sầu riêng có nhiều ưu điểm như tăng sản lượng xenlulo. Dưới góc độ nghiên cứu khoa học về hiệu quả xử lý chất thải, loại vật liệu nhẹ vỏ này cho thấy tiềm năng rất lớn và có bước phát triển nhất định so với các nghiên cứu về vật liệu trước đây (rơm rạ, bã mía…). Tuy nhiên, việc đưa sản phẩm thương mại ra thị trường vẫn cần nhiều đánh giá và thử nghiệm.

Vat-lieu-2. JpgMô hình thiết bị của nhóm được trưng bày trong triển lãm hội nghị tổng kết hoạt động nghiên cứu khoa học và sáng tạo năm học 2021-2022.

Tại Đại hội Hóa học Châu Á lần thứ 14 ở Bangkok, Tiến sĩ S. Vỏ sầu riêng – một loại phế phẩm nông nghiệp sau khi thu gom về đem rửa sạch nhiều lần với nước để loại bỏ chất bẩn, phần thịt sầu riêng còn lại sẽ được đem phơi khô và xay thành bột. Loại bột này có chứa một loạt các chất hóa học mà các nhà nghiên cứu đã thêm vào, biến nó thành chất hấp thụ dầu phân hủy sinh học, chi phí thấp. Loại vật liệu này được đánh giá là có tiềm năng thương mại lớn, cạnh tranh với các loại sợi tổng hợp như polypropylene và polyurethane được sử dụng để làm sạch dầu tràn hiện nay với giá khoảng 100 USD / kg.