Từ nhựa PE và phòng thí nghiệm đến vật liệu sinh học Việt Nam cho lọc nước
Vật liệu sinh học từ nhựa PE dùng làm giá thể cho vi sinh vật trong hệ thống xử lý nước thải là một loại biocomposite xốp có diện tích bề mặt rất lớn, cho phép quần thể vi sinh hình thành và bám dính để hấp thụ, phân giải chất ô nhiễm hữu cơ trong nước, hướng tới lọc nước chi phí thấp cho các nhà máy và cơ sở xử lý quy mô vừa và nhỏ. Nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học vật liệu đã tạo ra miếng xốp tròn mỏng từ nhựa PE được ví như một "chung cư" dành cho vi sinh vật, mỗi mét khối vật liệu sở hữu diện tích khoảng 2.500 m2, tương đương 2 bể bơi tiêu chuẩn Olympic. Về bản chất, đây là vật liệu sinh học Việt Nam được thiết kế riêng cho công nghệ vi sinh vật trong hệ MBBR, nơi vật liệu không trực tiếp lọc nước nhưng đóng vai trò nền cho màng vi sinh chuyển động, quyết định hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
Công nghệ vi sinh vật và lợi thế chi phí cho doanh nghiệp trong nước
Điểm đột phá của công nghệ này nằm ở cách tổng hợp vật liệu xốp từ nhựa PE để phục vụ màng vi sinh chuyển động (MBBR), một trong những giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt phổ biến hiện nay. Các giá thể truyền thống dạng cầu, trụ hay bánh xe tuy dễ chế tạo nhưng diện tích bề mặt trên mỗi mét khối vật liệu chỉ bằng một nửa hoặc thấp hơn so với lát xốp dạng biochip, khiến doanh nghiệp phải tăng khối lượng giá thể và diện tích bể để đạt cùng tải lượng xử lý. Điều này không chỉ làm tăng chi phí đầu tư mà còn cản trở các hệ thống nhỏ, diện tích hạn chế. Trong khi đó, biochip nhập ngoại lại có giá thành rất cao, khiến nhiều nhà máy Việt Nam phụ thuộc vào thiết bị đắt đỏ từ bên ngoài. Đáng chú ý, nhóm nghiên cứu ước tính khi sản xuất trong nước, chi phí vật liệu xốp mới chỉ bằng 25-30% so với sản phẩm nhập ngoại, mở ra khả năng tiếp cận giải pháp lọc nước chi phí thấp cho cả doanh nghiệp sản xuất, trang trại, nhà hàng hay các phòng khám quy mô nhỏ.
Từ nhựa và sản phẩm dùng một lần đến lời đáp cho ô nhiễm nhựa
Thành công của vật liệu xốp từ nhựa PE không đứng một mình, mà nằm trong xu hướng rộng hơn: biến nhựa và sản phẩm dùng một lần thành vật liệu sinh học Việt Nam có ứng dụng thực tiễn. Trước đó, nhóm nhà khoa học của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQGHN gồm TS. Bùi Xuân Thành, PGS.TS. Phạm Quang Trung và TS. Bùi Thái Thanh Thư đã vượt qua 116 hồ sơ với sáng kiến “New biodegradable and bioresorbable material for single-use application”, trở thành một trong 5 sáng kiến đạt giải cao nhất và nhận tài trợ triển khai nghiên cứu. Sau 9 tháng, họ đã chuyển từ quy mô phòng thí nghiệm sang sản xuất thử nghiệm giấy tráng màng phân hủy sinh học và cốc giấy trên hệ thống pilot và dây chuyền công nghiệp – một bước tiến quan trọng hướng tới những giải pháp thực tiễn nhằm giảm thiểu ô nhiễm nhựa. Khi đặt cạnh vật liệu xốp từ nhựa PE, có thể thấy giới nghiên cứu Việt Nam không chỉ nói về ô nhiễm nhựa giải pháp ở mức lý thuyết, mà đang đưa ra các vật liệu cụ thể có thể đi thẳng vào dây chuyền sản xuất, thay thế dần sản phẩm gây ô nhiễm.
Tác động thực tiễn và thách thức chuyển đổi trong công nghiệp lọc nước
Miếng xốp nhựa PE chứa vi sinh vật đã được thử nghiệm trong xử lý nước thải sinh hoạt tại Bệnh viện Mắt Hưng Yên và một số nhà máy xử lý tại Hà Nội, đạt hiệu suất xử lý 90% chất thải hữu cơ và loại bỏ được nitơ, đáp ứng các tiêu chuẩn xử lý nước thải tại Việt Nam. Theo nhóm nghiên cứu, quy trình sản xuất hướng tới tận dụng dây chuyền nhựa sẵn có trong nước, chỉ cần thay khuôn và thông số vận hành, từ đó giảm chi phí đầu tư thiết bị khi mở rộng lên quy mô công nghiệp. Tuy nhiên, thách thức lớn không nằm ở công nghệ vi sinh vật, mà ở tâm lý và chuỗi cung ứng: "Không dễ để thuyết phục doanh nghiệp chuyển đổi vật liệu sử dụng, thay đổi chuỗi cung ứng, do đó chúng tôi tiếp tục nâng cấp để tạo ra những tính năng mới chưa có trên thị trường". Nhóm đặt mục tiêu trong 1-2 năm tới sẽ sản xuất tại các nhà máy nhựa Việt Nam, để vật liệu xốp được dùng rộng rãi ở cơ sở sản xuất, trang trại, nhà hàng, phòng khám và các hệ thống xử lý nước thải có diện tích xây dựng hạn chế.
Kết luận: Muốn giảm ô nhiễm nhựa, phải biến nhựa thành giải pháp
Điểm đáng chú ý trong những nghiên cứu trên là cách các nhà khoa học Việt biến nhựa thành giải pháp thay vì chỉ coi đó là vấn đề. Vật liệu xốp từ nhựa PE phục vụ công nghệ MBBR cho thấy nhựa có thể trở thành nền cho công nghệ vi sinh vật, giúp lọc nước thải hiệu quả với chi phí thấp hơn đáng kể so với nhập ngoại. Cùng lúc, vật liệu sinh học dùng một lần như giấy tráng màng phân hủy sinh học và cốc giấy từ HUS minh chứng rằng từ phòng thí nghiệm, hoàn toàn có thể chuyển hóa chất liệu gây ô nhiễm thành sản phẩm cụ thể trên dây chuyền công nghiệp. Nếu các dự án này được trình bày trong những chương trình đổi mới sáng tạo, nhận được cam kết từ doanh nghiệp và cơ quan quản lý, Việt Nam có cơ hội xây dựng hệ sinh thái vật liệu sinh học Việt Nam đủ sức cạnh tranh, nơi mỗi kilogram nhựa không phải là gánh nặng môi trường mà là nguồn lực cho công nghệ lọc nước chi phí thấp và cho các ứng dụng phân hủy sinh học, góp phần trả lời câu hỏi ô nhiễm nhựa giải pháp bằng hành động thay vì khẩu hiệu.
