Những sáng chế, giải pháp công nghệ vì môi trường

Thứ sáu, 26/04/2019

Các nhà khoa học ĐH Bách khoa TPHCM đã làm chủ công nghệ biến nhựa thành xăng dầu, tìm đầu ra cho rác thải nhựa.

1. Biến nhựa thành xăng dầu

Các nhà khoa học ĐH Bách khoa TPHCM đã làm chủ công nghệ biến nhựa thành xăng dầu, tìm đầu ra cho rác thải nhựa.

Vừa phân hủy nhựa, vừa tạo ra xăng

Polyethylene là loại nhựa phổ biến nhất trên thế giới, tạo ra gần như tất cả mọi thứ từ bao bì thực phẩm, chai nhựa, màng chất dẻo cho đến túi nylon. Trung bình mỗi năm có khoảng 100 triệu tấn nhựa polyethylene được sản xuất. Về mặt lý thuyết, polyethylene được làm từ các loại nhiên liệu hóa thạch và có thể chuyển đổi trở lại thành dầu, nhiên liệu diesel. Tuy nhiên, điều này không đơn giản bởi nhựa là hợp chất rất bền vững.

Tại Việt Nam, biến nhựa, cao su thải thành nhiên liệu cũng là đề tài được nhiều nhóm nghiên cứu chú ý. Một trong những điển hình về hướng nghiên cứu này là công nghệ nhiệt phân nhựa phế thải thành dầu FO. Đây là công nghệ được Trung tâm Nghiên cứu công nghệ Lọc hóa dầu - ĐH Bách khoa TP.HCM nghiên cứu phát triển. TS Trần Tấn Việt, Trung tâm Nghiên cứu công nghệ Lọc hóa dầu cho biết, không chỉ giải quyết vấn đề xử lý nhựa thải, hệ thống này còn có thể chuyển hóa tối đa 60-70% khối lượng cao su, nhựa thải thành dầu FO sử dụng làm nhiên liệu đốt lò trong công nghiệp nồi hơi, lò nung, lò đốt dạng bay hơi, dạng ống khói hoặc cho các loại động cơ đốt trong của tàu biển...

Theo TS Trần Tấn Việt, phương pháp được nhóm nghiên cứu sử dụng là nhiệt phân nhựa, cao su phế thải ở nhiệt độ cao thành dạng khí rồi ngưng tụ. Lượng dầu thu được sẽ được tách ra nhờ đặc tính nổi trên nước của dầu. Ngoài ra, các chất khí đốt thu được từ quá trình nhiệt phân cũng được xoay vòng để làm nhiên liệu vận hành của hệ thống, giúp tiết kiệm đáng kể lượng nhiên liệu tiêu hao.

Thống kê của các nhà khoa học, mỗi năm thế giới thải ra đại dương nửa triệu tấn rác nhựa. Việt Nam được xếp vào tốp đầu những nước thải nhiều rác nhựa ra biển ở châu Á, xếp thứ tư sau Trung Quốc, Thái Lan và Philipines.

Sạch, thân thiện môi trường

TS Trần Tấn Việt cho biết, công nghệ hiện đã thử nghiệm thành công và sẵn sàng triển khai áp dụng, tạo ra hiệu quả kinh tế và môi trường rất lớn. Tuy nhiên, đầu tư cho những dây chuyền công nghệ này thường khá đắt so với các phương pháp khác.

Các nhà khoa học thuộc miền Trung nước Nga đã nghiên cứu và đưa vào ứng dụng công nghệ tái chế nhựa cho phép biến rác nhựa thành nguyên liệu đầu vào để thu hồi xăng, dầu và than bán cốc. Giải pháp cốt lõi của phương pháp này là công nghệ nhiệt phân trong môi trường yếm khí. Khi đó rác nhựa được đốt nóng lên đến nhiệt độ cao nhất định, các kết cấu nhựa bị phân rã chuyển thành dạng khí. Khí này được làm lạnh ngưng tụ thành chất lỏng dầu, sau đó thu được xăng dầu . Các thành phần chất rắn được kết tinh lại trong quá trình nhiệt phân là than chất lượng cao gọi là than bán cốc.

Khảo sát của các nhà khoa học thuộc Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cho thấy, với công suất xử lý khoảng 7 tấn nhựa một ngày, hệ thống thiết bị cần đầu tư gần 7 tỷ đồng. Sau xử lý sẽ thu hồi được 3 tấn xăng, dầu và 2,5 tấn than bán cốc. Việc ứng dụng những công nghệ tương tự đang rất cần được sự hỗ trợ từ chính sách của Nhà nước. Trong thực tế, dầu FO đang được sử dụng ở Việt Nam rất nhiều. Nó là nhiên liệu khí đốt cho các ngành công nghiệp đặc thù như công nghiệp nồi hơi, lò nung, lò đốt dạng bay hơi, dạng ống khói hoặc cho các loại động cơ đốt trong của tàu biển…

2. Hộp từ bã mía không “thần kỳ”

Hộp từ bã mía thay thế hộp xốp gần đây xuất hiện như một giải pháp bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, hộp bã mía cũng có những yếu điểm.

Tự phân hủy, không gây độc tố?

Hiện trên thị trường, đã có một số đơn vị nhập khẩu loại bao bì hộp từ bã mía.Với thành phần tự nhiên, các loại hộp bã mía đều có khả năng tự phân hủy trong vòng 6 tuần, không gây ô nhiễm môi trường. Hộp bã mía còn an toàn khi đựng thực phẩm nóng, sử dụng được trong lò vi sóng, không sinh độc tố gây ung thư. Không bị rò rỉ với nhiệt độ nước 100 độ C và dầu 120 độ C. Bền, kháng dầu mỡ. Nhiều doanh nghiệp nhập khẩu, phân phối sản phẩm hộp từ bã mía cũng quảng cáo với những thông tin tương tự. Loại hộp này có thực sự ưu việt, thân thiện với môi trường và an toàn cho sức khỏe?

Theo TS Cao Anh Đương, Viện trưởng Viện Nghiên cứu Mía đường, bã mía thì bản chất là xenlulo, giống rơm rạ nên có thể dùng để làm nhiều thứ như hộp xốp, giấy, bàn, ghế trồng nấm, thức ăn gia súc... Nhưng bã mía khác rơm rạ là rất khó tồn trữ để sử dụng lâu vì trong bã mía vẫn còn một lượng đường chưa lấy hết nên dễ bị nấm, mốc và vi sinh vật tấn công, phân hủy. Nhu cầu bã mía tươi làm thức ăn chăn nuôi của thế giới rất lớn nên giá bán khá cao lên tới 500.000 đồng/tấn. Việc bảo quản bã mía khi không phải mùa rất khó nên đây cũng là một vấn đề nan giải nếu sản xuất hộp bã mía.

Độc hại từ keo dính

TS Cao Anh Đương cho biết, nếu không trộn thêm chất keo, bột dính thì gần như không thể làm được hộp xốp từ bã mía. Nếu hộp chỉ có thành phần là bã mía thì nó giống như một loại thực phẩm, chỉ có chất hữu cơ, đương nhiên tốt cho sức khỏe. Còn nếu dùng để làm hộp xốp, thay thế nhựa tổng hợp mà trong quá trình sản xuất lại cho thêm phụ gia độc hại thì tất nhiên không tốt cho sức khỏe.

Loại keo dính phổ biến và rẻ tiền nhất hiện nay chình là keo phenol foocmandehit là một loại chất rất độc cho con người và môi trường. Bã mía muốn để sản xuất thành hộp xốp chắc chắn phải qua nhiều khâu xử lý. Nếu sử dụng loại keo này thì chất độc sẽ phôi ra thực phẩm, rất nguy hiểm cho sức khỏe con người. Nếu dùng để đựng cá, thịt, thức ăn chín, loại keo này chắc chắn sẽ phôi ra thực phẩm gây độc. Còn nếu là hộp xốp thì lại không gặp tình trạng này do hộp xốp có tính ngăn nước, giữ nhiệt, có thể thoải mái đựng thực phẩm ướt mà không lo bị nhiễm chất độc.

Do đó, loại hộp nào cũng có ưu, nhược điểm riêng. Việc sử dụng hộp bã mía là cần thiết để bảo vệ môi trường nhưng để duy trì nguồn nguyên liệu sản xuất lâu dài, quanh năm cũng là vấn đề cần phải bàn. Cần phải làm rõ loại keo sử dụng trong hộp xốp bã mía là loại keo gì, có độc hại hay không. Người dùng không nên nghe theo quảng cáo của đơn vị bán hàng mà nên tìm hiểu kỹ về thành phần sản phẩm.

3.Hệ thống nước xử lý nước thải 'tàng hình' trong những công trình xanh

Ngay dưới chân những em nhỏ đang chơi bóng trên sân cỏ nhân tạo, hay sau lưng những anh bảo vệ cần mẫn tại tầng hầm tòa nhà cao ốc là cả một hệ thống xử lý nước thải đồ sộ mà không nói thì không ai biết.

Bể xử lý nước thải nằm ngay dưới sân bóng đá của các em nhỏ tại trường mầm non Vạn An, Q. Gò Vấp, TP.HCM. Ảnh: Hà Thế An.

Xử lý nước thải ngay trong tòa nhà

Người ta thường nói, những công trình xử lý chất thải thường phải đặt cách xa nơi sinh hoạt của con người vì sự ô nhiễm, mùi hôi khó chịu. Nhưng những dẫn chứng phía trên lại hoàn toàn ngược lại. Hệ thống xử lý nước thải có thể nằm 'tàng hình' bên cạnh con người.

Đó là công nghệ độc đáo mà một nhóm bạn trẻ yêu môi trường tại TP.HCM đang thực hiện.

Trường mầm non Vạn An (Quận Gò Vấp, TP.HCM) mới được thành lập vào tháng 7/2017. Hiện nay trường có khoảng 100 học sinh mầm non. Mỗi ngày, trường này thải ra khoảng 15 mét khối nước thải sinh hoạt.

Khoảng sân bóng khá rộng bên hông trường là nơi vui chơi của các em học sinh. Bên ngoài sân bóng được bố trí những chiếc ghế trượt hay xích đu. Khi chúng tôi hỏi, vậy hệ thống xử lý nước thải nằm ở đâu trong tòa nhà?

Anh Đỗ Ngọc Tuấn, phụ trách kỹ thuật, trường mầm non Vạn An chỉ tay “nó nằm ngay dưới lòng sân bóng này”.

Khi những chiếc nắp cống được gỡ lên, chúng tôi mới biết là ngay dưới nền cỏ sân bóng là một bể xử lý nước thải khổng lồ với thể tích khoảng 25 mét khối. Bể xử lý nước thải có thể hoạt động liên tục 24/24 giờ với một hệ thống máy bơm nước thải và hệ thống sục khí.

Anh Tuấn nói, hệ thống xử lý nước thải này vận hành liên tục hơn 1 năm nay nhưng chưa xảy ra sự cố nào. Hệ thống hoạt động hoàn toàn tự động nên người quản lý cũng không phải vận hành nhiều. Nguồn nước thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

“Các em nhỏ đến vui chơi tại đây gần như không biết rằng, dưới chân mình là một hệ thống xử lý nước thải”- ông Tuấn nói.

Tòa nhà của Viện gút TP.HCM (đường Hồng Hà, Q. Tân Bình) gồm 8 tầng. Theo ông, Trương Ánh Dương, trưởng phòng hành chính Viện gút, mỗi ngày tòa nhà có thể thải ra 6 mét khối nước thải sinh hoạt.

Ngay tại tầng hầm của tòa nhà, những người bảo vệ vẫn làm công việc như thường ngày là ghi thẻ gửi xe. Nhưng ngay sau lưng họ là bể chứa (thiếu khí) và đường ống của hệ thống xử lý nước thải nằm ẩn trong vách tường. Phía ngoài có một chiếc cửa để mở và người phụ trách có thể chui vào để kiểm tra hệ thống.

“Lúc đầu, chúng tôi không hề biết rằng, sau lưng mình là cả một hệ thống xử lý nước thải đồ sộ như vậy. Nhưng đến khi người phụ trách kỹ thuật đến kiểm tra, chúng tôi mới biết mình ở cạnh khu vực chứa chất thải của cả tòa nhà”- ông Nguyễn Hữu Đức, nhân viên bảo vệ chia sẻ.

Th.s Ngô Quang Hiếu cầm trên tay ly nước thải ra môi trường sau khi qua xử lý tại Viện gút TP.HCM. Ảnh: Hà Thế An.

Dùng vi sinh vật để làm sạch nước

Tác giả của những công trình xanh 'đi ngầm' trong những công trình trên là một nhóm bạn trẻ yêu môi trường tại TP.HCM.

Người điều hành các dự án này là Th.s Ngô Quang Hiếu, hiện là nghiên cứu sinh của Viện môi trường, ĐH Quốc gia TP.HCM. Hiếu chia sẻ, đây là công nghệ sử dụng các vi sinh vật để xử lý nước thải. Nói một cách nôm na, những chất dinh dưỡng chứa trong nước thải sinh hoạt là nguồn thức ăn của vi sinh vật. Và vi sinh vật có nhiệm vụ xử lý nước thải thành nước sạch để bảo vệ môi trường.

Theo đó, trong bể xử lý nước thải sẽ có các giá thể được cung cấp và di chuyển lơ lửng trong nước. Giá thể có nhiệm vụ tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa vi sinh vật và các hợp chất hữu cơ có trong nước.

“Giá thể có thể tồn tại trong môi trường nước từ 3 đến 5 năm. Sau thời gian này có thể bổ sung thêm 20% giá thể ban đầu để đảm bảo hệ thống hoạt động đúng tiêu chuẩn kỹ thuật”- Hiếu chia sẻ.

Trần Thanh Tùng, phụ trách kỹ thuật dự án cho biết, bể xử lý nước thải thường được làm bằng bê tông hoặc vật liệu composite. Với những công trình điều kiện khác nhau thì sử dụng vật liệu phù hợp.

Cụ thể, những công trình nằm trên địa thế thường xuyên có sự thay đổi về địa hình, địa chất và các vấn đề phát sinh khác trong tự nhiên thường sẽ sử dụng công nghệ compostie. Vì bể xử lý nước thải vật liệu này có thể di động sang vị trí mới.

Hiện nay, nhóm bạn trẻ này đã lắp đặt khoảng 6 hệ thống xử lý nước thải tại TP.HCM và một số công trình tại Đà Nẵng.

“Với những công trình nhỏ hơn, lượng nước thải ít hơn (từ khoảng 1 đến 2 mét khối nước thải/ngày), chúng tôi cũng có thể tư vấn lắp đặt hệ thống”- Tùng nói.

Vì được tích hợp vào công trình hiện hữu và nằm ẩn giấu trong tòa nhà nên chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý nước thải này có thể lên tới hàng trăm triệu đồng. Cụ thể, hệ thống xử lý tại trường mầm non Vạn An có giá hơn 200 triệu đồng, tại tòa nhà Viện gút có giá trên dưới 300 triệu đồng.

“Tuy nhiên, công nghệ mới này có thể giảm 30% chi phí đầu tư, 40% chi phí vận hành so với công nghệ truyền thống là sử dụng bể tự hoại. Mặt khác, chất lượng nước đầu ra đạt tiêu chuẩn tốt hơn”- Ngô Quang Hiếu cho biết.

4. Pin không cháy nổ

TS Trương Quang Đức – nhà khoa học người Việt tại Đại học Tohoku, Nhật Bản mới đây vừa sáng chế ra loại pin thế hệ mới không gây cháy nổ.

TS Trương Quang Đức – nhà khoa học người Việt tại Đại học Tohoku, Nhật Bản mới đây vừa sáng chế ra loại pin thế hệ mới không gây cháy nổ đồng thời nâng tuổi thọ pin lithium lên đến 50 năm. Đây là một bước tiến có tính đột phá trong lĩnh vực khoa học công nghệ pin. Hiện nay các thiết bị điện tử cầm tay như máy tính điện thoại và thậm chí ô tô điện đều sử dụng công nghệ pin lithium với vật liệu LMO, loại pin không an toàn có nhiều nguy cơ cháy nổ đặc biệt khi dùng trong điều kiện công suất cao và không phù hợp để sử dụng trong việc nạp và xả pin liên tục nhiều lần.

TS Trương Thanh Đức cùng cộng sự đã nghiên cứu các thế hệ pin mới dựa trên sự trao đổi nguyên tử magiê, thay thế cho nguyên tử lithium. Loại pin thế hệ mới này sử dụng điện cực magiê mangan spinel oxit nhúng trong chất điện ly magiê perclorat. Trong quá trình thí nghiệm, các nhà khoa học phát hiện ra loại pin này có thể cung cấp trữ năng 400Wh/kg, cao gấp 1,5 lần trữ năng của LCO hay NMC trong ô tô điện hiện nay. Bất ngờ hơn, quá trình thử nghiệm độ bền của pin cho thấy, pin trải qua 50.000 lần mà không có sự suy giảm nào trong công suất, điện năng. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục thử ứng dụng các vật liệu từ niken và cobalt thay cho mangan để tăng lượng trữ năng của loại pin thế hệ mới này.

Đông Trần tổng hợp (nguồn: khoahocdoisong.vn/khampha.vn)

Tags