Ba nữ sinh Bách khoa và bước ngoặt nhuộm vải bền vững từ bã mía

Từ bã mía đến nanocellulose: câu chuyện không chỉ là một thí nghiệm

Nanocellulose từ bã mía là loại cellulose lấy từ phụ phẩm ngành mía đường, được xử lý xuống kích thước nano để trở thành một vật liệu công nghệ cao có diện tích bề mặt lớn, nhiều nhóm hydroxyl hoạt động và tiềm năng thay thế các hóa chất truyền thống trong quy trình nhuộm vải bền vững. Ba nữ sinh Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội – Tô Phương Thảo, Kiều Thị Huyền Phương và Nguyễn Thị Thùy Linh – đã dùng chính vật liệu này để thử thay thế muối điện ly natri sulfat trong nhuộm vải bông bằng thuốc nhuộm trực tiếp, với kết quả nghiên cứu sẽ được công bố năm 2026. Điều đáng nói ở đây không chỉ là một bộ số liệu thí nghiệm, mà là cách sinh viên khoa học Việt Nam biến chất thải nông nghiệp thành lời đề xuất nghiêm túc cho một ngành công nghiệp luôn bị soi về ô nhiễm nước thải.

Thay muối điện ly bằng nanocellulose: kết quả và ý nghĩa kỹ thuật

Trong nhuộm vải bông, muối điện ly vốn được dùng để giảm lực đẩy điện tích giữa xơ bông và phân tử thuốc nhuộm trong nước, giúp màu thấm đều hơn nhưng cũng làm nước thải mặn lên và khó xử lý hơn. Nhóm Nanocell thay natri sulfat bằng nanocellulose từ bã mía trong cùng điều kiện nhuộm với thuốc nhuộm trực tiếp Sirius Orange 3GDL, trên các mẫu vải bông dệt thoi kích thước 30 x 30 cm. Về cường độ màu, chỉ số K/S của mẫu dùng nanocellulose đạt 5,23 so với 5,11 ở mẫu dùng muối điện ly – một khác biệt nhỏ nhưng khẳng định vật liệu mới không làm giảm màu. Ở độ bền màu với giặt, mẫu dùng muối chỉ đạt mức 3–4 về phai màu và 2–3 về dây màu, trong khi mẫu sử dụng nanocellulose đạt mức 4 ở cả hai chỉ tiêu, đồng thời khả năng mao dẫn tăng 9,3% so với vải ban đầu, trái ngược mức giảm 17,3% ở mẫu dùng muối. Đây là những con số biết nói: nanocellulose không chỉ thay thế được muối trong điều kiện thí nghiệm, mà còn cải thiện các tính năng kỹ thuật quan trọng.

Tái chế chất thải nông nghiệp: khi bã mía trở thành vật liệu công nghệ cao

Điểm nổi bật nhất của dự án không nằm ở một loại thuốc nhuộm cụ thể, mà ở hành trình tái chế chất thải nông nghiệp thành vật liệu công nghệ cao. Thay vì xem bã mía là phụ phẩm rẻ tiền chỉ phù hợp làm thức ăn chăn nuôi hoặc đốt lấy năng lượng, nhóm đã xử lý cellulose từ bã mía thành nanocellulose kích thước nano trước khi đưa vào bể nhuộm. Với diện tích bề mặt lớn và nhiều nhóm hydroxyl trên cấu trúc, nanocellulose có khả năng tương tác với xơ bông và thuốc nhuộm, tạo ra những lớp bám được quan sát rõ dưới kính hiển vi điện tử và những dấu hiệu tương tác được phân tích bằng phổ hồng ngoại. Một phụ phẩm của ngành mía đường được chuyển thành vật liệu thí nghiệm; một giả thuyết về chất trợ nhuộm được đưa lên máy nhuộm; các mẫu vải được đo, và kết quả tiếp tục đi vào công bố khoa học – đó là chuỗi chuyển hóa chất thải thành tri thức và rồi thành giải pháp tiềm năng.

Từ phòng thí nghiệm đến nhà máy: tiềm năng thương mại và bước đi tiếp theo

Nhìn vào con số, nhiều người sẽ muốn tuyên bố nanocellulose từ bã mía là "giải pháp thay thế muối điện ly" cho ngành dệt nhuộm ngay lập tức. Chính nhóm nghiên cứu lại thận trọng hơn: kết quả hiện mới ở quy mô phòng thí nghiệm, trên một loại vải, một loại thuốc nhuộm và một quy trình cụ thể, nên chưa thể đại diện cho mọi dây chuyền sản xuất. Bước tiếp theo, nếu hướng nghiên cứu được phát triển, sẽ là kiểm tra xem kết quả phòng thí nghiệm có đứng vững khi điều kiện vật liệu, thuốc nhuộm và quy mô thay đổi hay không – tức là bài kiểm tra thực sự trong môi trường công nghiệp. Bài báo khoa học về khả năng dùng nanocellulose từ bã mía làm chất trợ nhuộm cho vải bông sẽ được công bố năm 2026, mở đường cho các doanh nghiệp và nhà nghiên cứu khác đánh giá, lặp lại, mở rộng và biến nó thành công nghệ ăn khớp với những yêu cầu môi trường đang siết chặt.

Sinh viên khoa học Việt Nam và tham vọng giải bài toán bền vững

Đề tài của ba nữ sinh không tách rời bối cảnh rộng hơn: xu hướng sinh viên khoa học Việt Nam chuyển dần từ việc làm thí nghiệm để lấy điểm sang xây dựng giải pháp có thể đi tiếp vào công nghiệp. Tô Phương Thảo, Kiều Thị Huyền Phương và Nguyễn Thị Thùy Linh cùng bốn đồng tác giả khác đứng tên bài báo khoa học, nhấn mạnh đây là sản phẩm của một tập thể nghiên cứu chứ không phải nỗ lực đơn lẻ. Đề tài giành giải Nhất sinh viên nghiên cứu khoa học cấp trường và giải Nhì bình chọn BK-V.IDEAS, nhưng điều đáng giá hơn các giải thưởng là cách nhóm đã ghép nối khoa học cơ bản về cellulose, kỹ thuật nhuộm vải bông và bài toán ô nhiễm nước thải thành một hướng nhuộm vải bền vững có dữ liệu rõ ràng. Một phụ phẩm được nâng cấp thành vật liệu công nghệ cao, một đề tài sinh viên trở thành công bố khoa học, và từ đó, cánh cửa thảo luận nghiêm túc với ngành dệt nhuộm được mở ra – đó là hình ảnh sinh viên khoa học Việt Nam đáng mong đợi trong kỷ nguyên bền vững.