Nhóm nghiên cứu của TS Trần Thị Việt Hà, giảng viên khoa Công nghệ và Kỹ thuật tiên tiến, trường Đại học Việt Nhật (Đại học Quốc gia HN) đã nghiên cứu chế tạo thành công xốp xơ mướp có tác dụng phân tách dầu và vi nhựa khỏi nước, giúp giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường.

Xơ mướp sau khi được phủ sáp hoàn toàn không thấm nước. Ảnh: Nhóm nghiên cứu

Báo cáo hồi tháng 7/2022 của Ngân hàng Thế giới (World Bank), ước tính có khoảng 3,1 triệu tấn chất thải nhựa trên đất liền hàng năm ở Việt Nam. Bên cạnh hạt vi nhựa, dầu có thể xâm nhập vào nguồn nước thông qua xả thải trực tiếp hoặc gián tiếp và phát tán ra môi trường thông qua các con đường khác nhau, dẫn đến nhiều vấn đề tiềm ẩn về sức khỏe con người và động vật. Nhiều phương pháp đã được áp dụng để giải quyết vấn đề này, bao gồm đốt cháy, xử lý hóa học, sinh học... nhưng có thể gây ô nhiễm thứ cấp. Chẳng hạn, phương pháp đốt có thể giúp loại bỏ dầu ra khỏi nước nhưng cũng gây ô nhiễm không khí do tạo ra một lượng lớn CO₂ và SO₂ sau quy trình.

Năm 2021, TS Trần Thị Việt Hà cùng các thành viên trong nhóm lên ý tưởng chế tạo vật liệu siêu kỵ nước từ xơ mướp để loại bỏ dầu và các hạt vi nhựa trong nước. Sau hơn một năm nghiên cứu, nhóm chế tạo được sản phẩm xốp siêu kỵ nước bao gồm hai thành phần chính là lớp nền và lớp phủ. Lớp nền được nhóm tận dụng xơ mướp già tự nhiên do đặc tính chứa nhiều nhóm hydroxyl ưa nước, giúp chúng có khả năng thấm hút tự nhiên. Qua bước làm sạch, bề mặt xơ mướp được nhúng và phun phủ một lớp sáp nhằm tạo độ nhám cho các sợi xơ, đồng thời thay đổi đặc tính từ ưa nước sang kỵ nước. Lớp phủ được tạo từ các loại: sáp ong, sáp cọ, sáp đậu... có nguồn gốc hoàn toàn tự nhiên và thân thiện với môi trường. Miếng xốp được phủ sáp mang đặc tính không thấm nước nhưng hoàn toàn có khả năng hấp thụ dầu. Nó cũng dễ dàng hút các hạt vi nhựa có kích thước khoảng 5 μm, do hiện tượng mao dẫn nhờ các cấu trúc 3D và lực tương tác tĩnh điện giữa bề mặt vật liệu và các hạt nhựa.

Kết quả thử nghiệm cho thấy, tính chất kỵ nước của xơ mướp tốt với góc tiếp xúc với nước cao trên 150 độ. Đây là cơ sở để tách dầu và thu giữ các hạt vi nhựa trong hỗn hợp nước. Một bề mặt được đánh giá là kỵ nước hay ưa nước dựa vào góc tiếp xúc giữa giọt nước với bề mặt rắn. Khi góc tiếp xúc lớn hơn 150 độ, bề mặt trở nên siêu kỵ nước. Do đó, xốp xơ mướp đã chứng minh khả năng siêu kỵ nước thành công. Các miếng xốp xơ mướp có thể hút dầu với tỷ lệ khoảng 88g vật liệu xốp xơ mướp thì hút được 72g dầu, hiệu suất tách đạt trên 99% đối với hỗn hợp dầu/nước. Ngoài ra, vật liệu chứng minh khả năng hấp thụ vi nhựa cao, với kết quả thu được 381 mg vi nhựa polystyrene trong 569 g nước, tương đương với hiệu suất 99%.

Các loại xốp công nghiệp như xốp polyurethane, xốp melamine và vật liệu phủ làm từ hoá chất với phương pháp phức tạp, chỉ phù hợp với quy mô phòng thí nghiệm. Trong khi đó, vật liệu xơ mướp và phương pháp phủ sáp tự nhiên được đánh giá có thể thực hiện với quy mô rộng rãi hơn trên thực tế. Quy trình được thực hiện đơn giản với các thiết bị dễ tìm và không yêu cầu kỹ thuật cao, đặc biệt thời gian chế tạo nhanh chóng chỉ trong vòng 1 giờ. Xốp xơ miếng của nhóm có thể ứng dụng xử lý ô nhiễm môi trường và khắc phục những vấn đề trên. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Environmental Technology & Innovation vào tháng 6/2023.

P.A.T (Tổng hợp)