Trong bối cảnh hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên đang ngày càng trở nên nghiêm trọng. Một trong những nguồn phế phẩm lớn nhưng chưa được khai thác hiệu quả chính là các phụ phẩm nông nghiệp. Tại Việt Nam, hàng triệu tấn phế phẩm này mỗi năm đang bị bỏ quên hoặc xử lý không hợp lý, gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên. Tuy nhiên, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM đã tìm ra cách tái chế chúng thành một sản phẩm có giá trị cao: than sinh học. Sự sáng tạo này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn nâng cao giá trị kinh tế cho nông sản phụ phẩm.

Rau cải được bón phân hữu cơ từ than sinh học do nhóm nghiên cứu chế tạo phát triển tốt hơn so với rau cải đối chứng không sử dụng loại phân này. Nguồn: NVCC

Nguồn tài nguyên tiềm năng từ phế phẩm nông nghiệp

Phế phẩm nông nghiệp là những vật liệu không còn sử dụng sau quá trình thu hoạch, chế biến nông sản như vỏ sắn, vỏ cà phê, rơm rạ, thân cây rau củ hay vỏ trấu. Theo thống kê từ Tổng cục Thống kê năm 2022, Việt Nam có hơn 159 triệu tấn phế phẩm nông nghiệp mỗi năm. Đây là một nguồn tài nguyên dồi dào nếu được tận dụng đúng cách, có thể chuyển hóa thành các sản phẩm hữu ích như thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, nhiên liệu hay phân bón. Tuy nhiên, hiện nay tỷ lệ tái chế các phế phẩm này vẫn còn thấp, chỉ khoảng 52% trong tổng số phế phẩm nông nghiệp được thu gom và tái sử dụng. Phần lớn còn lại vẫn bị thải bỏ hoặc xử lý không hợp lý, gây ô nhiễm môi trường.

Giải pháp từ nghiên cứu về than sinh học

Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM đã tìm cách khai thác nguồn phế phẩm này bằng một phương pháp độc đáo: sản xuất than sinh học. Than sinh học, hay biochar, là một sản phẩm giàu carbon thu được từ quá trình nhiệt phân vật liệu hữu cơ trong môi trường thiếu oxy. Các nhà khoa học tại đây đã thử nghiệm với nhiều loại nguyên liệu như vỏ sắn, vỏ cà phê, xương động vật và đã thành công trong việc tạo ra than sinh học có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Chẳng hạn, than sinh học từ vỏ sắn được sử dụng như chất hấp phụ để xử lý nước thải mang màu hữu cơ, đặc biệt là màu xanh methylene, một chất ô nhiễm phổ biến trong công nghiệp. Kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy, loại than này có thể xử lý nước thải ở quy mô công nghiệp với hiệu quả cao.

Ngoài ra, than sinh học cũng được ứng dụng làm phân bón, giúp cải tạo đất, tăng độ phì nhiêu và khả năng giữ ẩm, góp phần nâng cao năng suất cây trồng. Nhờ những lợi ích này, than sinh học được coi là "vàng đen" trong nông nghiệp, không chỉ mang lại giá trị kinh tế mà còn giúp cải thiện chất lượng môi trường.

Tối ưu hóa quy trình sản xuất than sinh học

Mặc dù than sinh học có tiềm năng ứng dụng lớn, nhưng để sản xuất được một sản phẩm chất lượng, các nhà nghiên cứu phải tối ưu hóa quy trình nhiệt phân. Một trong những yếu tố quan trọng trong quá trình này là kiểm soát lượng oxy và nhiệt độ trong lò đốt. Nếu không kiểm soát đúng, quá trình nhiệt phân có thể dẫn đến sản phẩm kém chất lượng, ảnh hưởng đến tính hấp phụ và khả năng cải tạo đất của than sinh học.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Công nghiệp TP.HCM đã nghiên cứu và xây dựng quy trình nhiệt phân phù hợp với từng loại nguyên liệu. Ví dụ, đối với các phế phẩm có khả năng tự cháy như vỏ cà phê, quá trình nhiệt phân đơn giản hơn và có thể tận dụng nguồn nhiệt dư để vận hành các thiết bị khác. Ngược lại, đối với các nguyên liệu khó cháy như xương động vật, các nhà nghiên cứu đã phát triển thiết bị cấp nhiệt từ bên ngoài để đảm bảo quá trình nhiệt phân diễn ra hiệu quả.

Các thử nghiệm với các nguyên liệu như vỏ thanh long, vỏ cà phê, và xương bò đã cho kết quả khả quan. Than sinh học từ các phế phẩm này không chỉ có chất lượng tốt mà còn có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như cải tạo đất, xử lý môi trường và sản xuất phân bón hữu cơ.

Tầm quan trọng của việc ứng dụng than sinh học

Thị trường than sinh học hiện nay đang phát triển mạnh mẽ. Theo thống kê, từ năm 2021 đến 2023, thị trường than sinh học đã có mức tăng trưởng kép hàng năm lên tới 91%. Dự báo quy mô thị trường toàn cầu sẽ đạt hơn 800 triệu USD vào cuối năm nay. Điều này cho thấy, than sinh học không chỉ là một giải pháp bền vững cho môi trường mà còn là một ngành công nghiệp đầy tiềm năng.

Tuy nhiên, để sản xuất than sinh học ở quy mô lớn và thương mại hóa sản phẩm, cần phải có sự hỗ trợ về công nghệ và chính sách. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghiệp TP.HCM đang sẵn sàng hợp tác với các địa phương, doanh nghiệp để chuyển giao công nghệ và xây dựng quy trình sản xuất than sinh học tại các vùng nguyên liệu. Điều này sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tiết kiệm chi phí xử lý chất thải và nâng cao giá trị kinh tế của các phế phẩm nông nghiệp.

Việc sử dụng phế phẩm nông nghiệp để sản xuất than sinh học là một giải pháp sáng tạo và hiệu quả trong việc vừa bảo vệ môi trường, vừa gia tăng giá trị kinh tế cho nông sản phụ phẩm. Những nghiên cứu của Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM đã mở ra một hướng đi mới, không chỉ giúp xử lý ô nhiễm mà còn tạo ra sản phẩm hữu ích cho nông nghiệp, công nghiệp và các lĩnh vực khác. Với sự phát triển của công nghệ và sự hợp tác giữa các bên, than sinh học có thể trở thành một sản phẩm chiến lược trong việc xây dựng nền kinh tế xanh và bền vững cho tương lai.

P.A.T (tổng hợp)