Trong số các nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm, trấu là phế phẩm nông nghiệp tập trung dồi dào nhất ở Việt Nam, với sản lượng ước tính khoảng 8-9 triệu tấn/năm. Các nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam cho thấy, nếu trấu được xử lý theo phương pháp phù hợp có rất nhiều ứng dụng, như làm giá thể trong nông nghiệp, than hoạt tính trong xử lý nước, vật liệu cách nhiệt, chất xúc tác, chất độn, phụ gia, phân bón cung cấp Silica. Trên thế giới cũng đã có rất nhiều công trình nghiên cứu chế biến trấu thành các sản phẩm cao cấp. Tuy nhiên, hầu hết các công trình đều mang tính chất nghiên cứu cơ bản và/hoặc chỉ chú trọng đến yếu tố chất lượng của sản phẩm, chưa quan tâm đến tính kinh tế - kỹ thuật và tính khả thi trong triển khai ứng dụng. 

Bên cạnh đó, việc nghiên cứu các công nghệ hiệu quả, thân thiện môi trường để xử lý các nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm khác, như vỏ trái cây các loại, xơ dừa, mùn cưa thành sản phẩm có giá trị gia tăng cao chưa được quan tâm đúng mức. Phần lớn các công trình nghiên cứu chủ yếu dừng ở các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, trên một vài đối tượng nguyên liệu không mang tính đại diện cho sản xuất công nghiệp nên ít có tính khả thi khi triển khai công nghiệp.

Xuất phát từ những cơ sở khoa học và thực tiễn đó, Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ Lọc, Hóa dầu (PTNTĐ) đã đề xuất và được Bộ Công thương phê duyệt thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ sản xuất giá thể hữu cơ đa dinh dưỡng, vật liệu hấp phụ và vật liệu cách nhiệt từ một số phế phụ phẩm nông nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm” nhằm xây dựng được công nghệ sản xuất giá thể hữu cơ đa dinh dưỡng, vật liệu hấp phụ và vật liệu cách nhiệt từ một số phế phụ phẩm nông nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm.

Để đáp ứng các mục tiêu đã đặt ra, PTNTĐ tiến hành thực hiện đồng bộ giữa phương pháp phân tích các tính chất cơ bản của than hoạt tính, giá thể, vật liệu hấp phụ và vật liệu cách nhiệt. Cũng như phương pháp nhiệt phân chế tạo than sinh học, phương pháp nhiệt phân kết hợp hoạt hóa bằng hơi nước chế tạo than hoạt tính và phương pháp tiền xử lý nguyên liệu và nhiệt phân tạo thành vật liệu silica vô định hình. Và phương pháp chế tạo giá thể

Trong quá trình nghiên cứu khảo sát đặc trưng của các nguyên liệu, nhóm thực hiện nhận thấy, hàng năm, ngành chế biến gỗ cho ra khoảng hàng triệu tấn mùn cưa, đây là nguồn nguyên liệu quan trọng cho các ngành chế biến sâu, đặc biệt là sản xuất viên nén gỗ xuất khẩu, khoảng 3 triệu tấn/năm. Đây cũng là nguồn nguyên liệu dồi dào, giá rẻ, nếu tận dụng được để sản xuất các sản phẩm có giá trị tăng cao là việc làm có ý nghĩa khoa học và kinh tế. Tuy nhiên, có thể thấy rằng, giá trị mùn cưa hiện nay chủ yếu nằm trong việc tạo viên nén xuất khẩu mang lại giá trị cao. 

Đối với nguyên liệu bã mía, hiện nay, phần lớn được sử dụng để làm chất đốt trong sản xuất điện, dự báo đến năm 2030, điện năng sản xuất từ bã mía có thể đạt 4,7 triệu MWh. Phần còn lại được sử dụng để ủ làm phân bón ruộng, trồng nấm, làm chất đốt đun nấu. 

Còn đối với nguyên liệu vỏ trấu, hàng năm nước ta thải loại khoảng 7,9 đến 8,4 triệu tấn trấu. Trong đó, có một phần lớn được sử dụng trực tiếp làm phân bón trong sản xuất cây trồng, giá thể. Một phần nhỏ được sử dụng làm chất đốt, ép thành bánh trấu, củi trấu thay thế một phần cho than và dầu.

Kết hợp với các kết quả phân tích tính chất nhiệt của nguyên liệu, cho thấy việc sử dụng các phế phụ phẩm trong chế biến cây lương thực, đặc biệt là vỏ trấu làm giá thể hữu cơ có tính khả thi cao nhất trong số các loại nguyên liệu được khảo sát.

Sau gần 3 năm năm nghiên cứu (từ tháng 4/2021 đến tháng 12/2023), ThS Nguyễn Tiến Hoàng cùng các cộng sự tại Phòng thí nghiệm trọng điểm Công nghệ Lọc, Hóa dầu đã hoàn thành đầy đủ mục tiêu đã đề ra, với các sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng:

Một là, nghiên cứu thành công giá thể phục vụ canh tác nông nghiệp sạch chứa than sinh học. Trong đó, giá thể hữu cơ mà nhóm đề tài nghiên cứu là loại giá thể hữu cơ trên cơ sở của than sinh học nhằm tận dụng được các ưu điểm như khả năng giữ nước, hàm lượng dinh dưỡng cao, cấu trúc xốp, thoáng khí cho rễ cây phát triển… Các nguyên liệu để sản xuất giá thể được lựa chọn bao gồm: đất phù sa (đã qua xử lý bằng cách ngâm nước 7 – 10 ngày), mụn xơ dừa, than sinh học và mùn hữu cơ và vôi. Ngoài ra, dinh dưỡng bổ sung trong nghiên cứu là phân bón NPK 13:13:13-TE 0,5%. 

Hai là, vật liệu hấp phụ chứa carbon hoạt tính, phục vụ chào hàng, có dung lượng hấp phụ cao. Đề tài tiến hành sản xuất than hoạt tính với 2 nguồn đối tượng giàu xenlulose (trấu, mùn cưa) và nghèo xenlulose (hạt bơ). Than sinh học phục vụ chế tạo than hoạt tính từ các nguồn nguyên liệu trấu, mùn cưa và hạt bơ được sản xuất với các điều kiện tối ưu, tốc độ nạp liệu phù hợp để sản xuất than hoạt tính đối với nguyên liệu tro trấu và hạt bơ là 30kg/h, đối với nguyên liệu mùn cưa là 34kg/h.

Ba là, sản phẩm cách nhiệt silica vô định hình sử dụng vật liệu từ vỏ trấu, phục vụ chào hàng trong nước và quốc tế. Sản phẩm thu được từ quá trình nhiệt phân vỏ trấu trong đề tài đã đáp ứng được yêu cầu làm chất cách nhiệt trong xây dựng với các thông số cụ thể như sau: hàm lượng silica vô định hình đạt trên 98%, hàm lượng cacbon nhỏ hơn 1%, diện tích bề mặt riêng theo BET đạt 180m²/g, khối lượng riêng đổ đống đạt 2,31 g/cm³ và độ dẫn nhiệt đạt 0,016 W/m.K. 

Ngoài ra, đề tài đã hoàn thành đầy đủ các sản phẩm so với đăng ký, gồm: 01 quy trình công nghệ sản xuất giá thể hữu cơ đa dinh dưỡng từ một số phế phụ phẩm nông nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm; 01 quy trình công nghệ sản xuất vật liệu hấp phụ từ một số phế phụ phẩm nông nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm giàu cellulose; 01 quy trình công nghệ sản xuất vật liệu hấp phụ từ một số phế phụ phẩm nông nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm nghèo cellulose; 01 quy trình công nghệ sản xuất vật liệu cách nhiệt từ một số phế phụ phẩm nông nghiệp.

Đánh giá về hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của công nghệ, chủ nhiệm đề tài - ThS Nguyễn Tiến Hoàng cho biết, công nghệ triển khai trong đề tài có thể xử lý các phế phụ phẩm mà không phát sinh ô nhiễm thứ cấp, khắc phục được các nhược điểm của các quá trình truyền thống. Tạo ra quy trình công nghệ và sản phẩm mẫu có tính mới, hướng tới việc ươm tạo công nghệ để triển khai ứng dụng trong thực tiễn, tạo ra các sản phẩm có giá trị gia tăng, thay thế hàng nhập khẩu, đồng thời giải quyết một cách căn cơ một số nguồn phế thải nông nghiệp và công nghiệp chế biến thực phẩm ở Việt Nam, giảm ô nhiễm môi trường. 

“Do tận dụng được nguồn phụ phẩm của ngành chế biến nông sản rất sẵn có ở Việt Nam. Các phụ phẩm này đang là nguồn thải cần xử lý của các doanh nghiệp chế biến nông sản, đồng thời, nhờ áp dụng công nghệ sản xuất hiệu quả, đồng bộ từ khâu thu gom, sơ chế, bảo quản đến khâu sản xuất ra thành phẩm, tận thu sản phẩm phụ, các sản phẩm của đề tài có chất lượng tốt, giá thành rất cạnh tranh so các sản phẩm trên thị trường”, ThS Nguyễn Tiến Hoàng nhấn mạnh.