Mỗi năm, các doanh nghiệp và nông dân đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) sản xuất được khoảng 1,5 triệu tấn cá da trơn, trong đó cá tra chiếm 98%, cá basa và cá chẻm chiếm 2% còn lại. Từ số cá này chế biến được khoảng 35% cá phile, khoảng 1 triệu tấn còn lại gồm đầu, da, xương, mỡ... là phụ phẩm hoặc chất thải.

Đối với thế giới thì phụ phẩm từ quá trình chế biến cá nói riêng và thủy sản nói chung được coi là nguồn tài nguyên quý giá. Từ đó, người ta sản xuất được các sản phẩm có giá trị gia tăng cao, như omega-3, collagen, gelatin... phần còn lại dùng sản xuất thức ăn gia súc, hầu như không có chất thải. Ở ĐBSCL, từ số phụ phẩm trích ly được khoảng 150.000 tấn mỡ cá, các loại sản phẩm có giá trị gia tăng cao chỉ chiếm gần 2% giá trị thương mại; toàn bộ phần còn lại dùng sản xuất thức ăn gia súc. Khoảng 40% số mỡ cá được tinh luyện làm dầu ăn, 60% bổ sung làm thức ăn gia súc dạng thô, hoặc sản xuất diesel sinh học. Việc chế biến thức ăn gia súc dạng thô đưa lại hiệu hiệu quả kinh tế thấp, vì giá thành rẻ, nhưng dùng mỡ cá để sản xuất diesel sinh học góp phần đảm bảo an ninh năng lượng, bảo vệ môi trường, giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu toàn cầu là một hướng đi đúng đắn, cần thiết. Tuy nhiên, trong số 150.000 tấn mỡ cá chiết xuất được ở vùng ĐBSCL, khoảng gần một nửa do các doanh nghiệp lớn, thiết bị hiện đại (như Agifish) sản xuất có chất lượng cao, loại A (chứa hàm lượng nước < 0,05% và axit béo tự do < 1%); hơn một nữa còn lại được các doanh nghiệp nhỏ và các hộ nông dân chế biến, có chất lượng thấp, loại B (chứa hàm lượng nước và axit béo tự do >5%).

Nếu dùng loại mỡ chất lượng cao (loại A) làm nguyên liệu sản xuất, diesel sinh học sẽ có giá thành cao, không thể cạnh tranh với giá diesel dầu mỏ. Muốn sản xuất được diesel sinh học với giá rẻ, phải dùng mỡ chất lượng thấp (loại B). Sản xuất diesel sinh học từ các loại mỡ cá chất lượng thấp gặp phải 2 khó khăn. Thứ nhất, phải áp dụng phương pháp 2 giai đoạn; ở giai đoạn 1- thực hiện phản ứng este hóa với metanol, sử dụng xúc tác axit (H2SO4) để giảm hàm lượng axit béo tự do xuống dưới 1%; ở giai đoạn 2 - thực hiện phản ứng chuyển đổi este sản phẩm của giai đoạn 1 thành diesel sinh học bằng xúc tác kiềm; một mặt, phương pháp sản xuất diesel sinh học 2 giai đoạn phải thực hiện ở nhiệt độ cao, thời gian dài, tốn năng lượng; mặt khác, mỡ nguyên liệu chứa hàm lượng nước và axit béo tư do cao, dễ gây thủy phân triglyxerit, độ chuyển hóa este thấp, chất thải nhiều; việc tách và làm sạch sản phẩm khó khăn, do đó giá thành diesel sinh học sẽ đắt. Thứ hai, trong bối cảnh dầu mỏ không ổn định, giá cả đang giảm sâu như hiện nay, nếu từ mỡ cá và dầu mỡ động thực vật nói chung, chỉ sản xuất một loại sản phẩm thì giá diesel sinh học cũng sẽ không thể cạnh tranh với giá diesel dầu mỏ.

Xuất phát từ thực tiễn trên, GS. TSKH. Lưu Văn Bôi cùng nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội thực hiện “Nghiên cứu phát triển chuỗi sản phẩm có giá trị gia tăng cao từ mỡ cá tra và cá basa, nâng cao hiệu quả kinh tế của nghề nuôi và chế biến cá da trơn ở một số tỉnh miền Tây Nam Bộ” với mục tiêu xây dựng công nghệ mới, tích hợp sản xuất chuỗi sản phẩm có giá trị gia tăng cao từ mỡ cá tra, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế của ngành nuôi và chế biến cá da trơn ở một số tỉnh vùng Tây Nam Bộ.

Cho đến nay, các công nghệ (truyền thống một giai đoạn và 2 giai đoạn; công nghệ sử dụng dung môi siêu tới hạn; công nghệ siêu âm...) đều tập trung nghiên cứu chuyển hóa dầu mỡ động thực vật thành diesel sinh học. Trong tình hình giá dầu mỏ không ổn định, việc sản xuất 1 loại sản phẩm làm cho giá diesel sinh học không thể cạnh tranh được với giá diesel dầu mỏ. Hai là, việc sử dụng các phương tiện kỹ thuật cao, đòi hỏi vốn đầu tư lớn, vận hành phức tạp càng làm cho giá diesel sinh học ít khả năng cạnh tranh hơn.

Vì vậy, cách tiếp cận của nhiệm vụ gồm 2 kịch bản mới. Một là, phát triển công nghệ tích hợp, đa dạng hóa sản phẩm, từ dầu mỡ động thực vật sản xuất đồng thời diesel sinh học và các sản phẩm có giá trị gia tăng cao, như chất hóa dẻo và chất ổn định nhiệt cho PVC. Hai là, xây dựng công nghệ thích hợp, sử dụng được mọi nguồn nguyên liệu, giá thiết bị rẻ, vốn đầu tư thấp, phù hợp cho nhiều đối tượng tham gia sản xuất và sử dụng.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

Đề tài đã hoàn thành tất cả các nội dung với kết quả tốt: đã xây dựng được 3 quy trình công nghệ mới để chế tạo diesel sinh học, chất hóa dẻo và chất ổn nhiệt có giá trị gia tăng cao từ mỡ cá; có 3 sáng chế độc quyền đã được chấp nhận đơn hợp lệ; đào tạo được 3 Thạc sỹ, tham gia đào tạo 1 nghiên cứu sinh và nhiều cán bộ kỹ thuật có trình độ cao, kỹ năng thực hành tốt, có thể làm việc được mọi nơi thuộc lĩnh vực sản xuất và ứng dụng diesel sinh học.

Các sản phẩm của đề tài đa dạng, không chỉ sử dụng làm nhiên liệu, mà còn có khả năng ứng dụng trong một số lĩnh vực công nghiệp quan trọng khác, như sản xuất nhựa PVC và cao su, được một số doanh nghiệp quan tâm; đã ký kết ghi nhớ hợp tác nghiên cứu hoàn thiện để chuyển giao công nghệ với công ty Kim ngưu, chi nhánh Cần Thơ.

Trong quá trình thực hiện đề tài, đã khảo sát một cách có hệ thống, công phu, cập nhật và nhiều chiều thực trạng sản xuất và chế biến các sản phẩm từ cá tra ở các tỉnh vùng Tây Nam Bộ. Kết quả cho thấy, đang hình thành chuỗi liên kết các giá trị làm cơ sở cho sự phát triển bền vững ngành cá tra trong tương lại. Tuy nhiên, hiện tại sản phẩm chế biến từ cá tra chủ yếu là cá phile, chiếm 95% thị phần; việc đầu tư sản xuất các sản phẩm có giá trị gia tăng cao còn rất hạn chế, các chế phẩm như collagen, gelatin... chỉ chiếm khoảng gần 2% thị phần.

Đã xây dựng được phương pháp mới xử lý mỡ cá chất lượng thấp bằng cách chuyển hóa FFA thành muối kim loại nhóm II làm chất ổn định nhiệt và tách triglyxerit không chứa FFA để sản xuất diesel sinh học theo phương pháp este hóa 1 giai đoạn bằng xúc tác ki m, thời gian phản ứng nhanh, độ chuyển hóa cao, chất lượng diesel sinh học đáp ứng QCVN 1:2015/BKHCN.

Đã xây dựng được quy trình công nghệ mới sản xuất diesel sinh học từ mỡ cá quy mô 350kg/mẻ, sử dụng diesel sinh học (FAME) làm đồng dung môi. Đây là phương pháp mới, tiết kiệm nguyên liệu, thời gian, năng lượng, hiệu quả kinh tế cao, giá thành diesel sinh học rẻ hơn 50% so với giá của công nghệ truyền thống.

Đã xây dựng được quy trình công nghệ mới "1 giai đoạn" sản xuất đồng thời 2 sản phẩm là diesel sinh học và muối cacboxylat kim loại nhóm II từ mỡ cá chứa hàm lượng axit béo tự do cao (>15%). Đây là phương pháp mới, đơn 22 giản, hiệu quả kinh tế cao, tiết kiệm thời gian, năng lượng, tạo sản phẩm đa dạng, lợi nhuận trên một đơn vị nguyên liệu cao hơn nhiêu lần so với công nghệ truyền thống.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 19312/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)