Vật liệu tái chế từ chất thải trong ngành sản xuất giấy

Là một nguyên liệu sinh học giá trị, sản phẩm cellulose vi khuẩn (một dạng cellulose có hình thái nano cấu trúc 3D) hiện 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. Điều đặc biệt là sản phẩm cellulose vi khuẩn có thể được tạo ra từ nguồn phế thải rất lớn của ngành công nghiệp giấy. 

Vừa qua, 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 đã thành công trong nghiên cứu chuyển hóa bùn giấy thành cellulose vi khuẩn bằng phương pháp hóa sinh kết hợp.

Lâu nay, ngành công nghiệp giấy tạo ra lượng chất thải và nước thải rất lớn, dẫn đến việc xử lý rất tốn kém. Tuy nhiên, trong chất thải của ngành giấy có đến 40 - 60% thành phần là cellulose bột giấy rửa trôi. Đây là nguồn carbohydrate có thể tận dụng, do đó PGS.TS Nguyễn Đình Quân cùng trợ lý, thạc sĩ Lê Tấn Nhân Từ đã tìm hướng nghiên cứu công nghệ chuyển hóa bùn giấy thành vật liệu có giá trị ứng dụng cao hơn.

Nhóm sử dụng phương pháp thủy phân cellulose trong bùn giấy với một lượng nhỏ acid thành dịch đường glucose, rồi dùng vi khuẩn Acetobacter xylinum (phổ biến trong sản xuất thạch dừa) lên men dịch glucose thu các màng cellulose vi khuẩn. Màng cellulose vi khuẩn có thể được vớt ra khỏi hỗn hợp sau lên men một cách đơn giản và dễ dàng. Đây là vật liệu sinh học có cơ lý tính vượt trội nhờ hình thái cấu trúc là các sợi cellulose kích thước nano đan xen nhau thành mạng lưới 3D.

Màng BC lên men từ bùn giấy sau tiền xử lý. Ảnh: Nhóm nghiên cứu.

Theo chia sẻ của nhóm nghiên cứu, chi phí cho quá trình này không đắt trong khi hiệu suất chuyển hóa cellulose trong bùn giấy lên đến 70%.

Hiện nhóm nghiên cứu thử nghiệm công nghệ ở quy mô pilot tại nhà máy giấy Thuận An (Bình Dương) và nhà máy giấy Khôi Nguyên (Bình Phước). Thạc sĩ Lê Hữu Phước, Kỹ sư quản lý chất lượng sản xuất nhà máy giấy Khôi Nguyên (Bình Phước) cho biết cellulose vi khuẩn được dùng làm phụ gia tăng cường bằng cách đem phối trộn vào bột giấy với tỉ lệ phù hợp, thu được giấy thành phẩm có chất lượng cải thiện đáng kể. 

Mới đây, giải pháp của nhóm PGS Nguyễn Đình Quân nhận giải Nhất tại cuộc thi Sáng kiến Khoa học 2024 do VnEpress tổ chức.

Nguồn Cuộc thi Sáng kiến Khoa học 2024