Chế phẩm sinh học phân hủy nhựa cây: Hóa giải thách thức trong sản xuất giấy

Tiên phong trong nghiên cứu

Tại buổi họp nghiệm thu đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học để phân hủy nhựa cây trong dăm mảnh gỗ keo, bạch đàn làm nguyên liệu sản xuất bột giấy thân thiện môi trường tại Việt Nam”, diễn ra tại Bộ Công Thương ngày 22/7, tiến sĩ Phan Thị Hồng Thảo, chủ nhiệm đề tài cho biết, hiện nay nước ta có hai doanh nghiệp sản xuất giấy có công suất lớn là Tổng công ty Giấy Việt Nam (Vinapaco) và Công ty cổ phần Giấy An Hòa. Nhà máy giấy Bãi Bằng là đơn vị sản xuất giấy lớn nhất trong số các đơn vị thành viên thuộc Tổng công ty Giấy Việt Nam.

Hai cơ sở sản xuất bột giấy lớn trên đang sử dụng nguyên liệu chính là gỗ cứng (bạch đàn và keo). Tỷ lệ gỗ keo chiếm trên 70%, còn gỗ bạch đàn chiếm dưới 30%. Tỷ lệ này đang có xu hướng thay đổi theo xu hướng tăng lượng gỗ keo và giảm lượng gỗ bạch đàn.

Buổi họp nghiệm thu đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học để phân hủy nhựa cây trong dăm mảnh gỗ keo, bạch đàn làm nguyên liệu sản xuất bột giấy thân thiện môi trường tại Việt Nam”

Trong đó, nhà máy Bãi Bằng sử dụng công nghệ nấu sunfat gián đoạn và cặn nhựa là vấn đề ảnh hưởng lớn tới sản xuất. Một số giải pháp đã được áp dụng trong bảo quản dăm mảnh, bổ sung chất trợ phân tán trong quá trình nấu bột… nhưng vẫn chưa đem lại hiệu quả thực sự. Đối với Công ty CP Giấy An Hòa, mặc dù áp dụng công nghệ nấu liên tục với dây chuyền thiết bị mới, nhưng cặn nhựa vẫn gây ra nhiều khó khăn (gây cáu cặn đường ống, tắc lưới lọc dịch trong nồi nấu liên tục…).

Trên thị trường quốc tế hiện có chế phẩm Cartapip (New Zealand) chứa chủng nấm dát gỗ Ophiostoma piliferum được sử dụng chủ yếu để loại bỏ nhựa cây trong nguyên liệu dăm mảnh gỗ mềm (gỗ thông). Từ năm 2014 - 2017 nhóm nghiên cứu của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô (Bộ Công Thương) và Viện Công nghệ sinh học (Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam) đã thử nghiệm sử dụng chế phẩm Cartapip 97 để xử lý dăm mảnh gỗ keo và bạch đàn ở quy mô phòng thí nghiệm.

Sau khi ủ dăm mảnh với chế phẩm 2 tuần, hàm lượng nhựa đã giảm >10% so với đối chứng. Đồng thời trong thời gian đó, năm từ năm 2016 - 2017, nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ sinh học đã thu thập, đánh giá được khả năng phân hủy nhựa cây trong dăm mảnh gỗ của một số chủng nấm mục trắng. Đây là kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy tiềm năng sử dụng các chế phẩm sinh học cho xử lý nhựa của dăm mảnh nguyên liệu giấy.

Tiến sĩ Phan Thị Hồng Thảo báo cáo về quá trình triển khai đề tài

Với chủ trương phát triển của ngành công nghiệp giấy và nhu cầu sử dụng chế phẩm vi sinh để loại bỏ nhựa cây trong nguyên liệu dăm mảnh phục vụ sản xuất bột giấy và xuất khẩu, Viện Công nghệ sinh học đã được Bộ Công Thương giao thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học để phân hủy nhựa cây trong dăm mảnh gỗ keo, bạch đàn làm nguyên liệu sản xuất bột giấy thân thiện môi trường tại Việt Nam” thuộc Đề án Phát triển và Ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công nghệ chế biến đến năm 2020.

Làm chủ quy trình công nghệ

Theo tiến sĩ Phan Thị Hồng Thảo, mục tiêu chung của đề tài là tạo được chế phẩm sinh học và ứng dụng chế phẩm để loại bỏ nhựa cây trong nguyên liệu dăm mảnh gỗ cứng phục vụ cho sản xuất bột giấy thân thiện môi trường tại Việt Nam.

Theo đó, mục tiêu cụ thể là tạo được chế phẩm sinh học có khả năng phân hủy nhựa cây đạt hiệu quả loại bỏ nhựa trên 50%; xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học công suất 50 kg/mẻ để phân hủy nhựa cây trong dăm mảnh nguyên liệu. Đồng thời, đưa ra được quy trình công nghệ và mô hình thiết bị sử dụng chế phẩm sinh học để phân hủy nhựa cây trong dăm mảnh nguyên liệu trong sản xuất bột giấy thân thiện môi trường tại Việt Nam.

Đánh giá về hiệu quả kỹ thuật của quy trình công nghệ, tiến sĩ Phan Thị Hồng Thảo cho hay, nhóm thực hiện đề tài đã xác lập được quy trình công nghệ sử dụng chế phẩm sinh học phù hợp để xử lý dăm mảnh (keo, bạch đàn) trên quy mô công nghiệp và đã ứng dụng cho bảo quản dăm mảnh tại Phân xưởng nguyên liệu - Nhà máy giấy - Tổng công ty Giấy Việt Nam.

Chế phẩm sinh học được tạo ra từ đề tài

Kết quả cho thấy, hàm lượng nhựa trong nguyên liệu sau khi xử lý bảo quản với chế phẩm sinh học giảm 50,85% (bạch đàn) và 50,61% (gỗ keo) so với mẫu nguyên liệu ban đầu. Đối với mẫu đối chứng không sử dụng chế phẩm sinh học, ở cùng một thời gian bảo quản vthì mức giảm tương ứng là 19,91% (bạch đàn) và 17,96% (gỗ keo).

“Việc giảm hàm lượng nhựa trong nguyên liệu trước khi nấu có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình sản xuất bột giấy ở quy mô công nghiệp. Trong quá trình nấu, phần lớn nhựa được hòa tan vào dịch đen sau nấu, hàm lượng nhựa trong nguyên liệu cao dẫn tới hàm lượng nhựa trong dịch đen cao, dẫn tới sự tích tụ nhựa trong các đường ống, thiết bị” - tiến sĩ Phan Thị Hồng Thảo nhấn mạnh.

Mặt khác, trong quá trình chưng bốc, hàm lượng nhựa quá cao, tích tụ bám dính lên bề mặt trao đổi nhiệt, giảm hiệu quả truyền nhiệt, tiêu tốn hơi cho quá trình chưng bốc. Lâu ngày có thể gây tắc các ống trao đổi nhiệt. Hiệu quả trao đổi nhiệt không cao cũng dẫn tới nồng độ dịch đen sau chưng bốc loãng, gây quá tải cho quá trình đốt dịch ở lò hơi thu hồi.

Hiện nay để giảm bớt hiện tượng này, các nhà máy đang sử dụng chất phân tán nhựa để giảm hiện tượng tích tụ nhựa. Đây cũng là vấn đề đang gặp phải tại Tổng công ty Giấy Việt Nam. Chính vì vậy, việc giảm hàm lượng nhựa của bột giấy sẽ giảm được việc phát sinh các chất keo tụ trong quá trình sản xuất bột giấy và giấy. Bên cạnh đó, quá trình xử lý chế phẩm sinh học hoàn toàn không có tác động lớn đến môi trường.