Biến nước ô nhiễm thành sản phẩm hữu ích

Hạt nhựa sinh học từ nước thải

Đây là công trình nghiên cứu khoa học do nhóm nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ môi trường - năng lượng (Trường Đại học Sài Gòn) triển khai với sự hỗ trợ của Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh. Nhiệm vụ khoa học cấp thành phố này có tên: “Nghiên cứu khả năng tổng hợp nhựa PHB của vi khuẩn từ nguồn nước thải giàu carbon”. 

Nội dung nhiệm vụ hướng đến việc tận dụng nguồn nước thải giàu dinh dưỡng hydratcarbon (đặc biệt xuất hiện nhiều trong thành phần nước thải từ các cơ sở sản xuất - nhà máy chế biến thực phẩm, nhà máy sản xuất giấy, nhà máy sản xuất bia...) để phát triển các loại vi sinh vật có khả năng tổng hợp PHB, kết hợp quá trình tổng hợp PHB với quá trình xử lý nước thải.

“Nhựa sinh học PHB thu được từ hai chủng vi khuẩn bacillus pumilus NMG5 và bacillus megaterium BP5 có thể được xem là loại vật liệu xanh, bảo vệ môi trường, thích hợp để sử dụng phục vụ đời sống. Sản phẩm từ nhựa sinh học này có độ dẻo dai như nhựa thông thường, nhưng lại có thể tự phân hủy hoàn toàn trong vòng 30 -50 ngày tùy môi trường”, Tiến sĩ Hồ Kỳ Quang Minh, chủ nhiệm nhiệm vụ cho biết.

Cụ thể, nhóm đã tiến hành thu mẫu bùn hoạt tính và nước thải tại bể điều hòa của hệ thống xử lý nước thải tại các cơ sở sản xuất bún, hủ tiếu và bánh tráng ở huyện Củ Chi (thành phố Hồ Chí Minh), Công ty Thực phẩm Mekong (huyện Đức Hòa, tỉnh Long An), Nhà máy giấy Sài Gòn (huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu), Nhà máy giấy Minh Hưng (tỉnh Bình Phước)… Kết quả thu được 9 mẫu bùn và 9 mẫu nước thải với tổng cộng 185 dòng vi khuẩn khác nhau. 

Trong số này, có 2 chủng vi khuẩn có khả năng tổng hợp PHB tại thời điểm 48 giờ nuôi cấy đáng chú ý: Bacillus pumilus NMG5 đạt 42,28% trọng lượng khô và bacillus megaterium BP5 đạt 41,19% trọng lượng khô. Nhóm đã tạo các tấm phim PHB từ tổng hợp 2 chủng vi khuẩn trên, ủ trong môi trường đất ẩm. Kết quả là sau 6 tuần, các tấm phim đã bị phân hủy hoàn toàn. Với môi trường nước, các tấm phim phân hủy hết trong 4 tuần.

Từ kết quả rất khả quan này, Giám đốc Sở Khoa học và Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Việt Dũng cho biết, Sở đang xem xét đề nghị của nhóm nghiên cứu về việc tiếp tục hỗ trợ để triển khai sản xuất thử nghiệm PHB trên quy mô lớn hơn, từ đó hoàn thiện việc xác định các chủng loại vi khuẩn và quy trình tổng hợp thành hạt nhựa vật liệu tự hủy để sản xuất bao bì thân thiện môi trường trên quy mô công nghiệp.

Từ nước lọc phèn thành hạt nhựa lọc nước

Xuất phát từ thực tế có gần 50% người dân vùng Đồng bằng sông Cửu Long đang phải lọc nước phèn thành nước sinh hoạt; cùng với đó, có 1 triệu héc-ta trong tổng số hơn 4 triệu héc-ta đất của vùng là đất nhiễm phèn, nhóm nghiên cứu thuộc Trường Đại học An Giang (Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh) đã triển khai đề tài nghiên cứu khoa học tận dụng nước nhiễm phèn để tạo ra loại vật liệu nhựa - oxit phèn sắt có khả năng xử lý đồng thời photphat, canxi và magie trong nước.

Theo Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Trung Thành, đại diện nhóm nghiên cứu, lâu nay, người dân vùng Đồng bằng sông Cửu Long sử dụng nhiều cách (dùng tro bếp, vôi, nhựa trao đổi ion…) để xử lý nước phèn, sau đó bỏ chất thải, giữ nước sạch. Tuy nhiên, chất thải sau lọc lại có nguy cơ gây ô nhiễm đất và nguồn nước.

Trong khi đó, phèn lại có thể tổng hợp thành vật liệu lọc loại bỏ photphat trong nước thải, tránh phát sinh nguồn ô nhiễm. “Vì vậy, chúng tôi nghiên cứu quy trình để vừa lọc nước phèn phục vụ đời sống người dân, vừa có vật liệu rửa phèn, loại bỏ ô nhiễm cho đất và nguồn nước”, ông Nguyễn Trung Thành nói.

Trong năm 2022, nhóm đã nghiên cứu, ứng dụng thành công việc dùng hạt nhựa trao đổi ion (225H) rất sẵn trên thị trường để hấp thụ tối đa sắt trong nước phèn khi lọc. Các hạt nhựa này sau đó trải qua một loạt quy trình xử lý và trở thành một vật liệu mới là nhựa - oxit phèn sắt ngậm nước (hydrated). Hạt nhựa này khi được dùng làm vật liệu lọc nước, có thể loại bỏ đồng thời nhiều cấu tử khác của nước ô nhiễm có chứa photphat, canxi, magie...

Đáng mừng là kết quả kiểm nghiệm chất lượng nước sau lọc đều đáp ứng được Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (QCVN 08-MT: 2015/BTNMT) dùng cho nước sinh hoạt.

Phát huy thành quả đã đạt được, từ đầu năm 2023 đến nay, nhóm đang tiếp tục triển khai thử nghiệm tại một số hộ dân để hoàn thiện quy trình tạo vật liệu nhựa khi lọc có khả năng tự thay đổi trạng thái của nhiều dạng nước ô nhiễm, không cần phải tạo riêng từng loại hạt nhựa lọc cho mỗi loại nước có các chất ô nhiễm khác nhau.

Cùng với đó, nhóm nghiên cứu giảm giá thành vật liệu lọc này để phù hợp quy mô sử dụng đại trà tại hộ gia đình; nghiên cứu tạo hạt nhựa “ngậm” chất thải thành vật cung cấp dinh dưỡng cho cây thủy canh; hoàn thiện quy trình hoàn nguyên tái sử dụng nhiều lần cho hạt nhựa - oxit phèn sắt ngậm nước.