Các nhà khoa học của trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tiến hành nghiên cứu, chế tạo nano xenlulo và dioxit silic từ rơm lúa gạo nhằm tận dụng nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp rơm rạ, từ đó tạo ra các sản phẩm giá trị cho quá trình sản xuất nông nghiệp cũng như làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Theo số liệu của Bộ Nông nghiệp thì sản lượng lúa ở nước ta năm 2021 đạt trên 43,86 triệu tấn và hàng năm tạo ra một lượng lớn rơm rạ. Rơm rạ thường bị đốt bỏ sau khi thu hoạch, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường. Kết quả phân tích thành phần hóa học của rơm rạ cho thấy, hàm lượng các chất vô cơ rất cao (11,8-13,9%), chứa chủ yếu là dioxit silic.
Rơm rạ thường bị đốt bỏ sau khi thu hoạch, gây lãng phí và ô nhiễm môi trường (Ảnh minh họa: sonnptnt.thaibinh.gov.vn/)
Chính vì vậy, TS. Thái Đình Cường – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội cũng các cộng sự đã tiến hành nghiên cứu tận thu tối đa phế phẩm rơm rạ. Việc tận dụng nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp rơm rạ để thu đồng thời dioxit silic và nanoxenlulo không những tạo ra các sản phẩm giá trị cho quá trình sản xuất nông nghiệp mà còn làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Theo đó, nhóm nghiên cứu đã lựa chọn nguyên liệu sử dụng cho nghiên cứu là rơm rạ (lúa cả cây) giống Q5 vụ hè thu và thân ngô giống NK7328 thu hoạch ở xã Dân Lực, huyện Triệu Sơn, Thanh Hóa. Rơm rạ được làm sạch hạt thóc còn lại, đất cát và để khô gió, sau đó cắt thành từng đoạn 3-5 cm, rồi được nghiền bằng máy nghiền búa với sàng lỗ 7mm. Sàng chọn lấy phần trên sàng 0,5 mm, trộn đều và bảo quản trong túi nilon kín trong điều kiện bình thường của phòng thí nghiệm. Phần qua sàng 0,5 mm là phần mùn vụn, cát, bụi được thải bỏ. Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu là hóa chất dạng PA của Trung Quốc, Hàn Quốc và của hãng Mersh.
Theo TS. Thái Đình Cường, bước đầu tiên là chuẩn bị sợi xenlulo từ nguyên liệu rơm rạ. Có nhiều phương pháp có thể sử dụng để sản xuất xenlulo từ các vật liệu lignoxenlulo khác nhau. Phương pháp khả thi nhất là nấu bằng kiềm, đang được áp dụng trên quy mô công nghiệp để sản xuất bột giấy xenlulo từ gỗ. Dịch kiềm không chỉ tách loại lignin mà còn hòa tan tốt dioxit silic có trong rơm rạ thu được xenlulo, sau đó tẩy trắng xenlulo bằng hydropeoxit thu bột xenlulo tẩy trắng.
Thông thường, sau khi nấu để thu xenlulo thì dịch đen được vứt bỏ, nhưng dịch đen nấu rơm rạ chứa một lượng lớn dioxit silic. “Vì vậy, chúng tôi đã tiến hành thu oxit silic từ dịch đen sau nấu kiềm ở bước thứ hai bằng cách kết tủa bằng axit sunfuric. Dioxit silic hữu cơ thu hồi được có thể sử dụng làm chất độn gia cường cho cao su, làm chất hấp phụ trong quá trình xử lý nước, làm lớp phủ hữu cơ chống ăn mòn, làm chất hút ẩm.” - TS. Thái Đình Cường cho hay.
Đặc biệt, ở bước thứ ba là chế tạo nanoxenlulo, có thể nghiên cứu các phương pháp thân thiện môi trường hơn với việc sử dụng các chất oxy hóa như hydropeoxit. Phương pháp hydropeoxit này có thể làm thay đổi cấu trúc xenlulo ở giai đoạn phân tách, tạo điều kiện thuận lợi cho việc chế tạo nanoxenlulo.
SEM của mẫu dioxit silic thu được
Kết quả nghiên cứu cho thấy, từ nguyên liệu rơm rạ, một loại phế phụ phẩm nông nghiệp đã chế tạo thu được 02 loại sản phẩm là dioxit silic và nanoxenlulo từ nguyên liệu rơm rạ. Hiệu suất thu hồi dioxit silic khoảng 9,4% so với nguyên liệu ban đầu. Với điều kiện tổng hợp nanoxenlulo tối ưu: mức sử dụng axit sunfuric và hydropeoxit lần lượt là 4% và 10% so với xenlulo; tỷ lệ rắn: lỏng là 1:12 nhiệt độ xử lý 1500C; thời gian xử lý 180 phút đã thu được nanoxenlulo với hiệu suất khoảng 37,3% so với nguyên liệu ban đầu.
Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu đã tiến hành xử lý 1000 gam nguyên liệu rơm rạ theo các điều kiện công nghệ đã chọn được để thu dioxit silic và nanoxenlulo. Kết quả thu được 92 gam dioxit silic và 368 gam nanoxenlulo. Kết quả thu được cho thấy, khi xử lý ở mẻ lớn nguyên liệu rơm rạ thì hiệu suất thu dioxit silic (9,2% so với 9,5%) và nanoxenlulo (36,8% so với 37,5%) có giảm nhẹ so với hiệu suất đã xác định được ở quy mô thí nghiệm.
An Nhiên
Đăng nhập
