Lâm Đồng: Tiềm năng xử lý nước ô nhiễm bằng than sinh học làm từ phế phẩm nông nghiệp

Hiện nay, nước thải từ các hoạt động sản xuất công nghiệp, hoạt động đô thị, việc thải ra một lượng lớn các chất gây ô nhiễm như thuốc nhuộm, kim loại nặng, thuốc trừ sâu và các sản phẩm chăm sóc cá nhân... đã và đang làm cho môi trường nước bị suy thoái nghiêm trọng. Trong đó, đáng lo ngại hơn nữa đó chính là việc thải các chất ô nhiễm này không được kiểm soát chặt chẽ đang là mối lo ngại lớn, vì những chất này có xu hướng được tích lũy bởi nhiều loại sinh vật, động vật và thực vật có hại. Như vậy, cần phải làm gì để có thể tách được các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải. Từ đó, vấn đề xử lý nước thải bằng than hoạt tính là một trong những giải pháp công nghệ được sử dụng phổ biến, bởi vì than hoạt tính là một loại carbon được xử lý bằng oxy để trở thành vật liệu có độ xốp cao và diện tích bề mặt lớn nhằm giúp tăng cường sự hấp thụ các chất gây ô nhiễm trong nước.

Việc sử dụng than hoạt tính để xử lý ô nhiễm môi trường nước đã và đang là hướng đi đúng đắn nhằm cải thiện môi trường nước. Đặc biệt, việc nghiên cứu tìm ra một vật liệu mới dựa vào các nguồn nguyên liệu thô có sẵn từ các phế phẩm nông nghiệp với chi phí thấp đang mở ra một hướng nghiên cứu mới hiện nay.

Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, quá trình sản xuất nông nghiệp cũng tạo ra một lượng phế, phụ phẩm lớn, nếu quản lý không chặt chẽ sẽ gây ô nhiễm môi trường và lãng phí nguồn chất hữu cơ. Theo thống kê, năm 2022, tổng lượng phế, phụ phẩm nông nghiệp của nước ta ước tính gần 160 triệu tấn, trong đó, có 90 triệu tấn phụ phẩm sau thu hoạch từ cây trồng, từ quá trình chế biến nông sản của ngành trồng trọt; 62 triệu tấn phân gia súc, gia cầm từ ngành chăn nuôi, 6 triệu tấn từ ngành lâm nghiệp và khoảng 1 triệu tấn từ ngành thủy sản. Những con số này cho thấy tiềm năng, giá trị của phế, phụ phẩm nông nghiệp là rất lớn.

Do đó, để khai thác, sử dụng tốt nguồn nguyên liệu này sẽ phần nào đem lại hiệu quả kinh tế, giúp bảo vệ môi trường hơn nữa với hướng nghiên cứu này cũng sẽ định hướng cho thế hệ trẻ trong việc tiếp thu kiến thức, tích lũy kinh nghiệm để bảo vệ môi trường, đặc biệt trong vấn đề xử lý ô nhiễm nguồn nước. Hai giảng viên Khoa hóa học và môi trường, Trường Đại học Đà Lạt đã bắt tay vào nghiên cứu và hướng dẫn sinh viên tham gia đề tài nghiên cứu khoa học với đề tài: “Đánh giá khả năng xử lý nước của sản phẩm than hóa từ phế phẩm nông nghiệp”. Đề tài đã được bảo vệ thành công tại Hội nghị nghiên cứu khoa học sinh viên Trường Đại học Đà Lạt vào ngày 21/5 vừa qua. Đề tài đã nghiên cứu và chứng minh than sinh học từ bã mía và vỏ cà phê có thể phần nào phục vụ cho quá trình xử lý ô nhiễm nước.

Than sinh học có thể được phân biệt với than củi dựa trên mục đích sử dụng của nó. Than củi là chất hữu cơ được sử dụng để sản xuất nhiên liệu và năng lượng trong khi than sinh học có thể giúp quản lý môi trường thông qua quá trình cô lập carbon.

Kết quả nghiên cứu đã đánh giá được khả năng chuyển hóa bã mía và vỏ cà phê thành than sinh học trong điều kiện nhiệt phân thay đổi, nhiệt độ dao động từ 250-600^oC, thời gian lưu 1-2 giờ. Cụ thể, nghiên cứu cũng đã tìm được điều kiện tối ưu để sản xuất than sinh học từ bã mía và vỏ cà phê như sau: Than sinh học sản xuất từ bã mía cần thực hiện ở nhiệt độ 547.5^oC với thời gian lưu hơn 1giờ 30 phút; than sinh học sản xuất từ vỏ cà phê cần thực hiện ở nhiệt độ 467.5^oC với thời gian lưu gần 2 giờ.

Nghiên cứu cũng đã tiến hành tạo than ở điều kiện tối ưu và đánh giá khả năng xử lý nước của than sinh học tạo ra từ bã mía và vỏ cà phê. Kết quả cho thấy, hiệu suất hấp phụ của chất Amoni (NH₄⁺) của than bã mía cao hơn so với than vỏ cà phê. Đối với than bã mía, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 60 phút (hiệu suất 74.04%), đối với than cà phê, thời gian đạt cân bằng hấp phụ là 40 phút (hiệu suất 25.85%). Nồng độ amoni tối ưu cho quá trình hấp phụ bằng than sinh học bã mía là 10mg/l.

Do đó, kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần đưa ra giải pháp giảm được lượng rác thải phế phẩm từ ngành nông nghiệp, tận dụng tốt và triệt để nguồn phế phẩm, tạo ra sản phẩm có ích giúp phát triển về kinh tế, giảm gánh nặng và tác động gây ra cho môi trường, đảm bảo được chất lượng cuộc sống tốt hơn cho con người nói riêng và sinh vật sống nói chung, góp phần bảo vệ môi trường.

Ngoài ra, việc định hướng cho sinh viên trong việc nghiên cứu các đề tài khoa học bước đầu là tiền đề giúp các em sinh viên tiếp cận dần với con đường nghiên cứu khoa học, trau dồi kiến thức chuyên môn, tích lũy kinh nghiệm cho bản thân và định hướng cho các em những lĩnh vực nghiên cứu trong tương lai. Hơn nữa, việc thực hiện các hoạt động nghiên cứu khoa học sẽ giúp các em có kĩ năng về lập kế hoạch và hoàn thành các mục tiêu nghiên cứu trong một khoảng thời gian nhất định.