Sản xuất giấy là ngành công nghiệp quan trọng trên thế giới. Trong đó, bột giấy là nguyên liệu đầu vào để làm giấy. Bột giấy được chế biến từ lignocellulose thực vật (gỗ, bã mía, bông) bằng cách loại bỏ lignin, hemicellulose và thu cellulose, vốn chiếm 50-60% khối lượng sinh khối ban đầu. Quá trình này tiêu tốn rất nhiều năng lượng, hóa chất, và nước sạch. Vì thế, bột giấy là một nguyên liệu có giá trị. Giá thành thương mại của bột giấy là 600-1200 USD/tấn tùy theo độ trắng, cơ lý tính, và tỷ lệ tạp chất. Tuy nhiên, quá trình sản xuất giấy luôn bị thất thoát khoảng 10% bột giấy theo nước thải. Và đây là một sự lãng phí vô cùng lớn chưa có giải pháp giải quyết triệt để. Ước tính, toàn ngành giấy Việt Nam mỗi năm thải ra hàng trăm ngàn tấn bùn giấy chứa cellulose bột giấy quy đổi hàng trăm triệu USD. Rõ ràng, bột giấy tồn dư trong bùn giấy là một nguồn nguyên liệu có giá trị quy mô lớn, đã và đang bị lãng phí vì chưa có giải pháp xử lý phù hợp.

Biến bùn giấy thành nanocellulose bằng phương pháp hóa sinh

Nghiên cứu của PGS.TS Nguyễn Đình Quân tận dụng bùn thải nhà máy giấy để sản xuất cellulose vi khuẩn trộn vào vật liệu, giúp cho giấy chất lượng cao hơn so với thông thường. Giải pháp đã được trao giải Nhất trị giá 70 triệu đồng tại Cuộc thi Sáng kiến Khoa học 2024 do báo VnEpress tổ chức và trao giải hôm 16/5.

Nhóm tác giả gồm PGS.TS Nguyễn Đình Quân, trường Đại học Bách khoa, Đại học quốc gia TP.HCM, cùng cộng sự Biomass Lab. Sản phẩm cellulose vi khuẩn là một nguyên liệu sinh học giá trị có thể được tạo ra với số lượng lớn từ nguồn phế thải khổng lồ của ngành công nghiệp giấy. Sản phẩm được ứng dụng đa dạng trong lĩnh vực nhựa sinh học, dệt may, màng lọc nano, da/gỗ nhân tạo, áo giáp chống đạn và sản xuất giấy.

Trong giải pháp đã được đăng ký bằng sáng chế với Cục Sở hữu trí tuệ, nhóm nghiên cứu Biomass Lab đã chuyển hóa bùn giấy thành cellulose vi khuẩn (là dạng cellulose có hình thái nano cấu trúc 3D) bằng phương pháp hóa sinh kết hợp. Quy trình gồm hai giai đoạn khá đơn giản về mặt khoa học, nhưng đòi hỏi các biện pháp kỹ thuật sáng tạo để giải quyết thực tiễn. Ở giai đoạn đầu, bùn giấy được tiền xử lý để loại bỏ các hóa chất bông tụ trong xử lý nước (ví dụ: aluminum polyacrylate, phèn chua, vân vân) rồi thủy phân bằng acid loãng để thu dung dịch đường glucose. Dung dịch lại được trung hòa, khử muối để trở nên phù hợp cho môi trường sống của vi khuẩn Acetobacter Xylinum. Sau đó, dung dịch được lên men với vi khuẩn Acetobacter Xylinum để thu các màng cellulose vi khuẩn (BC) nổi lên bề mặt.Các màng BC này dày, chắc (tương tự thạch dừa), là dạng nanocellulose có cấu trúc 3D với nhiều tiềm năng ứng dụng.

Kết thúc phần 1, bài viết đã giới thiệu cho các bạn về phương pháp biến bùn giấy thành nanocellulose bằng phương pháp hóa sinh từ sản phẩm là cellulose vi khuẩn, một nguyên liệu sinh học giá trị có thể được tạo ra với số lượng lớn từ nguồn phế thải khổng lồ của ngành công nghiệp giấy. Sản phẩm được ứng dụng đa dạng trong lĩnh vực nhựa sinh học, dệt may, màng lọc nano, da/gỗ nhân tạo, áo giáp chống đạn và sản xuất giấy với quy trình gồm hai giai đoạn khá đơn giản về mặt khoa học, nhưng đòi hỏi các biện pháp kỹ thuật sáng tạo để giải quyết thực tiễn là quy trình tiền xử lý loại bỏ các hóa chất bông tụ trong xử lý nước và quy trình lên men với vi khuẩn Acetobacter Xylinum để thu các màng cellulose vi khuẩn (BC) nổi lên bề mặt. Mời các bạn tiếp tục đón xem phần 2 của bài viết.

https://vista.gov.vn/vi/startup/ban-tin-khoi-nghiep-doi-moi-sang-tao-2024/khoi-nghiep-doi-moi-sang-tao-so-17-2024-331.html