Từ hạt bơ bỏ đi tạo thành màng nhựa sinh học nhiều tiềm năng

Tận dụng nguồn phụ phẩm

Chủ nhân của nghiên cứu màng nhựa sinh học này là nhóm sinh viên đến từ Trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP.HCM, gồm: Nguyễn Bùi Anh Duy (trưởng nhóm), Tống Quỳnh Giang, Nguyễn Thanh Huy, Bùi Phương Đông.

Trong thực tế, sản lượng bơ chiếm tỷ trọng lớn trong nền nông nghiệp ở nhiều quốc gia, trong đó có VN. Vì vậy, nguồn phế phẩm, cụ thể là hạt trong quá trình sản xuất chế phẩm từ quả bơ của các nhà máy, xí nghiệp được thải ra rất nhiều, vừa lãng phí và cũng gia tăng nguy cơ tác động tiêu cực đến môi trường nếu không được xử lý phù hợp. Để giải quyết tình trạng này và tận dụng triệt để nguồn phế phẩm nông nghiệp, nhóm sinh viên đã nghiên cứu và chế tạo thành công màng nhựa sinh học thân thiện với môi trường từ hạt bơ booth VN.

ẢNH: NVCC

Với nghiên cứu này, nhóm đã sử dụng hạt bơ để chiết xuất tinh bột và còn tận dụng bã sắn thu thập từ các nhà máy để chiết xuất sợi cellulose làm tác nhân gia cường trong nền tinh bột.

Theo đó, Duy cho biết hạt bơ sau khi thu thập sẽ được tiền xử lý bằng cách rửa và tách lớp vỏ, tiếp theo sẽ được cắt nhỏ để ngâm trong dung dịch Na₂S₂O₅. Sau đó xay nhuyễn và ngâm trong 6 giờ. Tiếp theo sẽ lọc qua vải để loại bỏ bã hạt bơ và thu được dung dịch tinh bột. Kế tiếp là lọc rửa dung dịch thu được này nhiều lần để loại bỏ tạp chất còn sót lại, để lắng động trong 2 giờ. Bước tiếp là đổ bỏ phần nước và giữ lại phần tinh bột lắng dưới đáy, sau đó sấy khô tinh bột ướt này ở 60⁰C trong 12 giờ.

ẢNH: NVCC

"Tinh bột thu được sẽ trộn với nước cất theo tỷ lệ phù hợp, sau đó sợi nano cellulose được thêm vào hỗn hợp. Hỗn hợp này được đánh siêu âm trong 10 phút ở nhiệt độ môi trường. Tiếp theo, hỗn hợp được khuấy từ với tốc độ 500 vòng/phút và gia nhiệt đến 60⁰C trong 20 phút để quá trình hồ hóa được diễn ra. Sau khi quá trình hồ hóa kết thúc, hỗn hợp được làm lạnh và khuấy trong 5 phút. Sau đó, glycerol là tác nhân làm mềm dẻo màng được thêm từ từ vào hỗn hợp. Cuối cùng, hỗn hợp thu lại được phủ trên khuôn thủy tinh hình chữ nhật và để khô tự nhiên ở nhiệt độ môi trường trong 24 giờ. Sau khi màng đã khô thì tách ra khỏi khuôn sẽ thu được màng nhựa sinh học", Duy kể cặn kẽ về quá trình tạo thành màng nhựa sinh học có khả năng phân hủy sinh học.

Nhiều tiềm năng

Duy cho biết màng nhựa sau khi chế tạo thể hiện khả năng phân hủy sinh học rất hiệu quả cũng như có kết quả đo cơ tính chịu lực kéo của màng khá tốt. Màng nhựa sinh học này sẽ được ứng dụng trong lĩnh vực màng bao bì phân hủy sinh học. Trong thời gian tới, nhóm sẽ cải thiện tối ưu thêm khả năng kháng nước của nhựa sinh học này. Về lâu dài, sẽ mở rộng để ứng dụng trong màng phủ nông nghiệp thay cho màng nhựa PVC hiện nay. Vì theo nhóm, nếu sử dụng màng nhựa sinh học này mỗi lần xong mùa vụ, màng sẽ phân hủy tạo thành mùn tốt cho đất.

ẢNH: NVCC

"Tinh bột và nano cellulose từ phế phẩm nông nghiệp bã sắn thu được, ngoài việc sản xuất màng nhựa sinh học còn có thể được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như thực phẩm, dược phẩm và đóng gói...", Duy nói.

Với tiêu chí tận dụng triệt để nguồn phế phẩm này, cả những hạt bơ hư, nhóm cũng đang có một nghiên cứu khác để tận dụng chúng. Riêng bã hạt bơ sau khi chiết xuất tinh bột, nhóm đang thử nghiệm như là một thành phần hữu cơ trộn vào đất trồng hoặc nung thành bột than hoạt tính để ứng dụng trong xử lý nước và nông nghiệp.

ẢNH: NVCC

Ngoài những tiềm năng trên, nhóm cũng rất tâm huyết vì nghiên cứu đã giúp ích không chỉ cho môi trường mà còn tạo ra nguồn thu nhập kinh tế cho bà con nông dân từ phụ phẩm nông nghiệp.

"Việc tận dụng phụ phẩm nông nghiệp như hạt bơ và bã sắn giúp giảm thiểu lãng phí nguồn tài nguyên nông nghiệp cũng như tối ưu hóa giá trị từ nguồn nguyên liệu sẵn có, góp phần nâng cao thu nhập cho nông dân và thúc đẩy phát triển nông nghiệp bền vững. Công trình này có thể giảm chi phí sản xuất nhờ vào việc sử dụng nguyên liệu giá rẻ và dồi dào", Duy chia sẻ.

Tiến sĩ Nguyễn Chí Thanh, Khoa Khoa học ứng dụng, Trường ĐH Sư phạm kỹ thuật TP.HCM, cho biết nghiên cứu đã tận dụng được nguồn phế phẩm sẵn có ở VN với trữ lượng rất lớn. Kết quả cho thấy các tính chất hóa lý của màng nhựa dựa trên tinh bột hạt bơ có nhiều đặc tính phù hợp cho các hướng ứng dụng về làm màng bọc thực phẩm.

"Quy trình sản xuất rất đơn giản và thân thiện môi trường, các em sử dụng dung môi chủ yếu là nước, không sử dụng bất kỳ hóa chất độc hại. Bên cạnh đó, quy trình chế tạo màng nhựa dựa trên tinh bột từ hạt bơ hoàn toàn có thể sản xuất bằng công nghệ sản xuất sử dụng những thiết bị để gia công các loại nhựa truyền thống, nên khả năng sản xuất ở quy mô công nghiệp là rất thuận lợi", tiến sĩ Nguyễn Chí Thanh nhận định.

Sản phẩm của nhóm từng xuất sắc đoạt giải nhất Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka 2023 và được tuyên dương là công trình, giải pháp, sản phẩm sáng tạo, sáng kiến tiêu biểu toàn quốc năm 2024.