Biến lá khóm thành vật liệu siêu hút nước: giải pháp giúp nhà nông ứng phó khô hạn?

Tận dụng hàm lượng cellulose cao có trong lá của cây khóm (cây dứa), các nhà khoa học của Đại học Cần Thơ đã nghiên cứu và đưa thành công chất này vào trong mạch polymer để tạo thành vật liệu siêu hút nước. Đây là sản phẩm được kỳ vọng sẽ giúp cho hoạt động sản xuất nông nghiệp ứng phó để vượt qua khô hạn.

Xung quanh nghiên cứu nêu trên, KTSG Online đã có cuộc trao đổi với PGS-TS Văn Phạm Đan Thủy đến từ Khoa Công nghệ thuộc Đại học Cần Thơ.

Chất thải nông nghiệp trở thành vật liệu siêu hút nước

KTSG Online: Được biết, bà cùng các cộng sự ở Đại học Cần Thơ đã nghiên cứu thành công việc biến lá khóm thành vật liệu siêu hút nước, bà có thể chia sẻ về vấn đề này?

PGS. TS Văn Phạm Đan Thủy: Việc nghiên cứu tạo ra hạt có thể trữ nước, thì thế giới đã làm rất nhiều, chứ chúng tôi không phải là những người đầu tiên. Đó là điều chắc chắn.

Qua nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy, hạt trữ nước có nhiều ứng dụng, như ở Việt Nam có thể sử dụng trong ngành nông nghiệp, sản xuất tã cho trẻ em, người lớn tuổi. Tuy nhiên, chúng tôi nhận thấy nếu chỉ sử dụng polymer tổng hợp, thì nhược điểm lớn nhất là không phân huỷ sinh học được, đem thải ra ngoài sẽ ảnh hưởng rất lớn đến môi trường.

Chính vì vậy, chúng tôi nghĩ thay vì tổng hợp ra 100% polymer tổng hợp, thì nên bổ sung thêm một thành phần nào đó nhưng vẫn giữ được tính chất hút nước vật liệu. Nhóm chúng tôi tìm hiểu và làm trên nhiều vật liệu khác nhau, bao gồm trên xơ dừa, dừa nước, chuối…

Tuy nhiên, trong một lần tôi làm việc ở Hậu Giang, chúng tôi được biết địa phương có lượng lá khóm rất lớn, nhưng nông dân ở đây gần như “bó tay”, chỉ biết xử lý bằng cách vùi xuống đất hoặc sử dụng một lượng rất nhỏ cho biogas. Do đó, chúng tôi suy nghĩ có cách nào lấy lá khóm để đưa vào polymer tạo thành vật liệu siêu hút nước hay không.

Sau đó, khi lược khảo các tài liệu đã công bố, chúng tôi nhận thấy đã có người làm. Tuy nhiên, họ không đi từ lá khóm, mà mua cellulose sẵn có trên thị trường để đưa vào. Trong khi đó, lá khóm có hàm lượng cellulose rất cao, nên nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu phải sử dụng được cellulose của lá khóm nhằm mang lại ý nghĩa cho vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Bởi, nếu mua cellulose trên thị trường thì tchi phí rất cao và không giải quyết được vấn đề ở đây là xử lý lá khóm.

Vì vậy, nhóm quyết tâm lấy cellulose từ lá khóm và đã xây dựng được quy trình từ lá khóm tạo ra cellulose, sau đó, đưa vào hệ thống để tổng hợp ra polymer siêu hút nước.

Điều vượt mong đợi đó là, thông thường khi đưa cellulose vào nó sẽ giúp cho cơ tính tốt hơn thôi. Thế nhưng, điều chúng tôi làm được khi đưa cellulose từ lá khóm vào, đó là ngoài cơ tính tốt hơn, thì cấu trúc nó bền hơn (giữ được cấu trúc đến 21 ngày, trong khi các sản phẩm khác chỉ được 3-4 ngày) và độ hút nước tăng lên rất nhiều (lượng nước tích luỹ lớn gấp 1.900 lần so với khối lượng của chính nó).

Điểm nhấn của chúng tôi là sử dụng được nguồn nguyên liêu thải của nông nghiệp đưa vào để tạo ra polymer siêu hút nước và có tính năng tốt hơn.

Bà có thể giải thích quy trình này được thực hiện ra sao?

Bình thường quy trình tổng hợp ra polymer siêu hút nước là người ta sẽ sử dụng chất monumer, sau đó, thực hiện phản ứng polymer hoá để tạo ra được polymer siêu hút nước với điều kiện tạo những liên kết ngang giữa các mạch polymer. Đó là tổng hợp polymer siêu hút nước.

Tuy nhiên, chúng tôi đưa cellulose vào và khi có cellulose, thì nó gắn kết vào trong mạch polymer đó luôn, tạo sườn cấu trúc vật liệu cứng, chắc hơn và nó giúp tăng thêm khả năng hút nước.

Hiện tại, nhóm đã nộp đơn lên Cục Sở hữu trí tuệ (Bộ Khoa học và Công nghệ), và vào tháng 11 vừa qua cơ quan này đã xác nhận nghiên cứu của chúng tôi mang tính chất mới, sản phẩm mới. Tuy nhiên, để đạt được chứng nhận về sở hữu trí tuệ phải mất đến 18 tháng.

“Hóa giải” chuyện khô hạn trong nông nghiệp?

Khả năng ứng dụng nghiên cứu này trong cuộc sống như thế nào, thưa bà?

Dễ thấy nhất là có thể ứng dụng vào sản xuất tã, thì chỉ cần dùng một lượng rất nhỏ polymer siêu hút nước đã có thể hút được lượng nước rất cao, do đó, sản phẩm tã ban đầu sẽ nhẹ hơn, trong khi hiệu quả cao hơn.

Ngoài ra, ứng dụng tiếp theo của sản phẩm này là có thể đưa vào các chậu rau, hoa kiểng. Như vậy, trường hợp khi chủ nhà đi du lịch, thì trước khi đi chỉ cần tưới dư nước, các hạt siêu hút nước sẽ hút giữ lại và “nhả” từ từ cho cây sử dụng.

Một ứng dụng nữa chúng tôi đang kiểm tra, nhưng chưa có kết luận, đó là hút nước mặn, thì chúng tôi sẽ tạo sản phẩm ở dạng màng (thay vì là dạng hạt) để phủ lên cây trồng. Như vậy, khi mặn tấn công, lớp màng này sẽ có chức năng hút lấy nước và muối, sau đó, giữ muối lại và “nhả” nước ra, giúp cây trồng không chết.

Song song đó, ở những vùng đất cát nhiều, khô hạn như miền Trung, thì sản phẩm này như vật liệu điều hoà đất, tức có tác dụng trữ và “nhả” nước ra để hạn chế khô hạn, giúp cây trồng có thể phát triển trong điều kiện khô hạn.

Như vậy, sản phẩm hiện nay ứng dụng vào sản xuất nông nghiệp vẫn tốt?

Vẫn ổn. Tuy nhiên, chúng tôi đang trong quá trình nghiên cứu, tìm ra sản phẩm có thể phân huỷ sinh học hoàn toàn. Bởi, sản phẩm hiện nay vẫn còn yếu tố polymer tổng hợp, chỉ có một phần cellulose nên không thể phân huỷ sinh học hoàn toàn. Do đó, chúng tôi đang nghiên cứu một cái có thể phân huỷ sinh học hoàn toàn, tức đưa vào giữ nước, sử dụng một thời gian, thì tự phân huỷ thành chất dinh dưỡng cho đất luôn.

Hành trình đến mục tiêu thân thiện với môi trường

Cụ thể, sản phẩm hiện tại phân hủy ra sao, ảnh hưởng gì đến mỗi trường, thưa bà?

Các sản phẩm như vậy trên thị trường vẫn đang dùng, nhưng thời gian phân huỷ sinh học rất chậm nên chúng tôi vẫn chưa hài lòng.

Về mặt sản phẩm khoa học là tốt, nhưng công tâm mà nói thì nó vẫn là rác nhựa, cho nên, chúng tôi đang làm một cái khác để có thể phân huỷ hoàn toàn thành chất dinh dưỡng trong thời gian ngắn.

Kế hoạch cụ thể ra sao?

Đây là kế hoạch chưa công bố, nên chúng tôi xin được giữ bí mật. Có thể năm sau chúng tôi sẽ công bố.

Trở lại câu chuyện của sản phẩm hiện nay, khi sử dụng xong sẽ giải quyết như thế nào?

Sản phẩm của chúng tôi bền về cấu trúc nên sau khi sử dụng xong, thì vật liệu đó không bị rã, cho nên, vẫn có thể loại ra khỏi môi trường, nhất là những trường hợp trồng cây cảnh, giá thể. Còn những vật liệu khác, nó không bền nên dễ bị tan rã thành nhựa trong đất.

So với các sản phẩm hiện có trên thị trường, thì mức độ thân thiện với môi trường của sản phẩm này ra sao?

Nếu so với các sản phẩm trên thị trường, thì sản phẩm của chúng tôi có hàm lượng cellulose nên có khả năng phân huỷ sinh học cao hơn, nhưng vẫn không phải là sản phẩm có độ phân huỷ sinh học 100%. Sản phẩm của họ là 100% nhựa, còn của chúng tôi có cellulose từ lá khóm nên có thể phân huỷ sinh học được tốt hơn.

Tìm nhà đầu tư thương mại hoá sản phẩm

Sản phẩm đã nghiên cứu thành công, nhưng để thương mại hoá, cần thêm yếu tố gì, thưa bà?

Ứng dụng trong sản xuất tã coi như xong, đưa vào là có thể sản xuất được ngay. Còn đối với ứng dụng trong nông nghiệp, nhóm nghiên cứu đang kết hợp với các thầy, cô trong lĩnh vực này xem khi đưa vào môi trường đất nó sẽ như thế nào, thích hợp với loại cây trồng nào.

Đã có đơn vi, nhà đầu nào quan tâm đến nghiên cứu này hay chưa?

Chúng tôi muốn kêu gọi nhà đầu tư, nhưng nếu như ở các trường Đại học Bách Khoa với ưu thế xung quanh là các công ty, thì việc đưa sản phẩm ra giới thiệu khá thuận lợi. Tuy nhiên, ở đây chúng tôi không có công ty sản xuất nên rất hạn chế, do đó, chúng tôi muốn qua truyền thông tạo điểm nhấn ở Đại học Cần Thơ có các nghiên cứu để khi họ quan tâm có thể tìm đến.

Bà có muốn chia sẻ thêm gì về sản phẩm này?

Chúng tôi đang nghiên cứu thay thế hoàn toàn polymer tổng hợp bằng polymer tự nhiên và hy vọng trong năm sau sẽ có sản phẩm mới.

Xin cảm ơn bà!