Khoa học công nghệ ngành Công Thương

Thứ hai, 04/03/2024 | 11:58

Thứ hai, 04/03/2024 | 11:58

Kết quả nhiệm vụ KHCN

Cập nhật lúc 08:17 ngày 07/02/2024

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học cho sản xuất xenlulo tan từ gỗ cứng làm nguyên liệu cho sản xuất CMC

Các nhà nghiên cứu của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đã thành công ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất xenlulo độ tinh khiết cao từ nguồn nguyên liệu gỗ cứng trong nước, làm nguyên liệu sản xuất xenlulo tan, ứng dụng trong các lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm, vật liệu mới.
Ngày nay, do những quy định bắt buộc về bảo vệ môi trường nên các nhà sản xuất trong ngành công nghiệp giấy phải nghiên cứu, tìm tòi các quy trình công nghệ nhằm mục đích giảm tiêu thụ năng lượng và hóa chất độc hại, thân thiện môi trường. Do đó, ứng dụng công nghệ sinh học đã và đang thu hút sự quan tâm trong lĩnh vực này. Bắt kịp với định hướng, xu thế chung, Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô (RIPPI) đã có những nghiên cứu ứng dụng chế phẩm sinh học trong các công đoạn của quá trình sản xuất bột giấy và giấy. 
Trong số đó, với mục tiêu phát triển ngành chế biến xenlulo, chủ động cho việc thay thế một phần hoặc hoàn toàn các sản phẩm nhập khẩu hiện nay. Đồng thời, nghiên cứu và tạo ra sản phẩm bột xenlulo tan và ứng dụng công nghệ sinh học trong các quá trình xử lý nguyên liệu, giúp nâng cao chất lượng, giảm lượng hóa chất tiêu thụ, thời gian và năng lượng, từ đó thúc đẩy các ngành công nghiệp khác phát triển, Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đã được Bộ Công Thương giao thực hiện đề tài "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học cho sản xuất xenlulo tan từ gỗ cứng làm nguyên liệu cho sản xuất CMC (carboxy methyl cellulose)". Đề tài do KS. Ngô Văn Hữu làm chủ nhiệm.
Sản phẩm bột xenlulo tan do Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô nghiên cứu (Ảnh: Rippi)
Đề tài được kỳ vọng có thể xây dựng quy trình công nghệ và mô hình thiết bị chế tạo xenlulo từ gỗ cứng làm nguyên liệu sản xuất xenlulo tan, có ứng dụng công nghệ sinh học trong các công đoạn của quá trình công nghệ. Đồng thời, chế tạo được xenlulo độ tinh khiết cao, phù hợp làm nguyên liệu sản xuất xenlulo tan và ứng dụng thử nghiệm cho tổng hợp carboxymethylcellulose (CMC); Cũng như đánh giá sơ bộ hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và môi trường về sản phẩm của đề tài.
Nguyên liệu sử dụng cho sản xuất bột xenlulo tan là 02 loại dăm mảnh gỗ keo và gỗ bạch đàn có kích thước phù hợp. Dăm mảnh được xông hơi và tiền xử lý bằng chế phẩm sinh học. Sau đó tiến hành nấu bột theo phương pháp nấu sunfat dựa trên các điều kiện công nghệ đã nghiên cứu. Bột giấy sau quá trình nấu tiếp tục được tách loại lignin bằng oxy kiềm rồi tẩy trắng có sử dụng chế phẩm sinh học. Cuối cùng bột giấy được tinh chế (kiềm hóa) để thu được bột xenlulo tan. 
Bột giấy sau khi được tẩy trắng (Ảnh: Rippi)
KS. Ngô Văn Hữu cho biết, quy trình công nghệ được xây dựng dựa trên lý thuyết và công công nghệ sản xuất bột xenlulo tan trên thế giới, các nghiên cứu lựa chọn nguyên liệu, chế phẩm sinh học và chế độ công nghệ sản xuất phù hợp với điều kiện nguyên liệu gỗ cứng sẵn có tại Việt Nam. 
Vấn đề kỹ thuật được giải quyết trong quy trình này là ứng dụng công nghệ sinh trong quá trình tiền xử lý nguyên liệu cho sản xuất bột xenlulo tan. Lựa chọn được loại nguyên liệu phù hợp, chế phẩm sinh học và điều kiện công nghệ ứng dụng chế phẩm sinh học, đồng thời đưa ra các thông số công nghệ thích hợp (tối ưu) của công đoạn tiền xử lý, nấu bột, tách loại lignin, tẩy trắng, tinh chế bột, để thu sản phẩm xenlulo tan đạt chất lượng.”, KS. Ngô Văn Hữu nhấn mạnh.
Dựa trên những kết quả nghiên cứu được, nhóm thực hiện đề tài tiến hành sản xuất thử nghiệm bột xenlulo tan đợt 1 với quy mô 5kh/ mẻ, kết quả cho thấy hàm lượng α-xenlulo: ≥91%; độ nhớt: 250 – 350ml/g; hàm lượng hemixenlulo: ≤6%; hàm lượng lignin: ≤0,1%; độ tro: ≤0,5%; độ trắng ≥ 88%ISO. Trên cơ sở đó, nhóm thực hiện sản xuất hàng loạt 60 mẻ bột xenlulo tan, thu được các mẻ bột đồng đều và đạt được yêu cầu chất lượng cần thiết đã đề ra.
Sản xuất thử nghiệm cho thấy chất lượng các mẻ bột đồng đều, đáp ứng tiêu chuẩn (Ảnh: Rippi)
Sau quá trình nghiên cứu và thử nghiệm, quy trình công nghệ sản xuất bột xenlulo tan cho thấy những ưu điểm rõ rêt về hiệu quả kỹ thuật như: sử dụng nguyên liệu gỗ lá rộng có sẵn trong nước như gỗ keo, bạch đàn; sử dụng hóa chất thông thường, dễ sử dụng. Chế phẩm cho công đoạn tiền xử lý sinh học dăm mảnh tự sản xuất; Về công nghệ, tương tự như quá trình sản xuất bột giấy thông thường, có thể tận dụng trang thiết bị sẵn có, có khả năng tái sử dụng hóa chất cao. Ứng dụng công nghệ sinh học nên thân thiện với môi trường, giảm tiêu hao hóa chất hơn các quy trình công nghiệp hiện có.
Để phát triển, mở rộng quy mô sản xuất, nhóm thực hiện đề tài đã lên nhiều phương án quảng bá sản phẩm trên các kênh truyền thông. Trong đó, chú trọng việc quảng bá trực tuyến trên các kênh như trang web, blog, mạng xã hội và quảng cáo trực tuyến để tiếp cận đối tượng khách hàng. Đồng thời, Tham gia các triển lãm và hội thảo về công nghệ sinh học, sản xuất và công nghiệp giấy. Đây là cơ hội để trưng bày sản phẩm, tìm kiếm đối tác, tạo mối quan hệ và tăng khả năng tiếp cận với các khách hàng tiềm năng.
Bên cạnh đó, tìm kiếm các đối tác chiến lược trong và ngoài nước trong ngành công nghiệp dệt may, công ty hóa chất sản xuất CMC, công nghệ sinh học và các công ty sản xuất liên quan khác; Hỗ trợ các dự án nghiên cứu và phát triển liên quan đến công nghệ sinh học và sản xuất bột xenlulo tan. Đặc biệt, tạo mối quan hệ với các khách hàng tiềm năng bằng cách tổ chức sự kiện, thăm khách hàng, tham gia các diễn đàn và nhóm thảo luận trực tuyến, cung cấp tư vấn chuyên môn về sử dụng bột xenlulo tan trong sản xuất.
Bột xenlulo tan hay còn gọi là dissolving pulp là bột xenlulo hóa học tẩy trắng có hàm lượng α - xenlulo cao. Loại bột giấy này được sử dụng để hòa tan trong các dung môi thích hợp, chế biến ra sản phẩm như celophan, sợi nhân tạo... hoặc kết hợp với các loại hóa chất khác để tạo ra các dẫn xuất của xenlulo như axetat, nitrat….
Trong thế kỷ 21, thị trường tiêu thụ bột xenlulo tan tăng mạnh từ 3,2 triệu tấn năm 2000 lên đến 6,06 triệu tấn vào năm 2014. Đến năm 2015, tổng sản lượng bột xenlulo tan là 7,5 triệu tấn và đã tăng thêm 3,2 triệu tấn vào đầu năm 2020. Tuy rằng sản lượng bột xenlulo tan tăng mạnh, đặc biệt ứng dụng làm sợi visco, chủ yếu được sản xuất ở Trung Quốc (62% tổng sản lượng quốc tế) nhưng lượng nguyên liệu ban đầu đi từ bông lại giảm do sản lượng bông tập trung cho y tế. Điều này chứng tỏ các nhà sản xuất đã và đang muốn hướng đến những nguồn xenlulo khác như gỗ, phi gỗ… để tránh sự cạnh tranh nguyên liệu với ngành dệt may. Ứng dụng quan trọng nhất của bột xenlulo tan hiện là dùng để sản xuất sợi visco phục vụ ngành dệt may. Các dẫn xuất từ xenlulo hiện nay đều có thể sản xuất từ bột xenlulo tan với hiệu suất phản ứng tốt hơn. Do vậy, ngoài các quy trình nghiên cứu sản xuất bột xenlulo tan, người ta cũng tiến hành các nghiên cứu ứng dụng của chúng. 
Tố Uyên


lên đầu trang