Việc tái chế chất thải nông nghiệp như rơm rạ và vỏ hạt cà phê để sản xuất các loại đường khử như glucose, fructose không chỉ giúp giảm khí thải, mà còn cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất và sinh học, tạo ra các hợp chất giá trị cao như Hexitols, 5-HMF, acid Levulinic, Ethanol.

Các công nghệ thủy phân cellulose thành glucose truyền thống như sử dụng enzyme, acid khoáng (HCl, H₂SO₄) và nước siêu tới hạn đòi hỏi lượng lớn enzyme, acid hoặc dung môi ion, làm giảm hiệu suất, tăng chi phí và gây ảnh hưởng môi trường. Vì vậy, các chất xúc tác rắn đang được các nước nghiên cứu để thay thế. Theo xu hướng đó, nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh đã phát triển phương pháp mới để điều chế vỏ hạt cà phê thành một loại chất xúc tác hiệu quả cho phản ứng thủy phân cellulose rơm rạ thành glucose.

Phương pháp này có nhiều ưu điểm như điều chế tiền chất HAC ở nhiệt độ thấp (180oC) trong môi trường nước, không cần làm khô sinh khối như nhiệt phân truyền thống. Quá trình hoạt hóa HAC diễn ra ở 130oC trong 2 giờ, với một lượng nhỏ hóa chất công nghiệp kali hydroxit (KOH), tỷ lệ 1:6,67 và dung dịch KOH có thể tái sử dụng. Khi kết hợp với nhiệt phân, KOH còn lại tiếp tục hoạt hóa vật liệu, tạo ra nhiều nhóm chứa oxy trên bề mặt, đóng vai trò quan trọng trong việc ứng dụng HAC làm xúc tác thủy phân cellulose thành glucose.

Kết quả nghiên cứu khả năng của HAC hoạt tính cho phản ứng thủy phân cellulose rơm rạ thành glucose cho thấy, hiệu suất đường khử hay tỷ lệ phần trăm giữa lượng đường khử thu được so với lượng đường ban đầu đạt 82% và độ chọn lọc glucose đạt 64%, nghĩa là phản ứng có khả năng ưu tiên tạo ra glucose, thay vì các sản phẩm phụ khác (như fructose, 5-HMF hay acid Levulinic), ở điều kiện nhiệt độ 180oC, trong môi trường H2O với thời gian phản ứng 2 giờ. HAC hoạt tính cũng thể hiện khả năng tái sử dụng vượt trội, duy trì hiệu suất trên 50% sau năm chu kỳ tái sinh.

Quá trình điều chế HAC hoạt tính từ vỏ hạt cà phê là một hướng đi mới, cần tiếp tục được nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và mở rộng quy mô, cung cấp mang lại giải pháp bền vững cho các vấn đề môi trường.

N.P.D (tổng hợp)