Học sinh Kiên Giang chế viên nén nhiên liệu từ rác thải nhựa

Rác thải nhựa là nguyên liệu để tạo ra viên nén nhiên liệu của nhóm học sinh Kiên Giang.

Xử lý rác thải nhựa để làm sạch biển

Trăn trở với rác thải nhựa gây ô nhiễm môi trường biển, Trương Thành Phúc và Hoàng Đức Tín, học sinh Trường THPT chuyên Huỳnh Mẫn Đạt (TP Rạch Giá, Kiên Giang) đã mày mò, nghiên cứu kết hợp vỏ trấu, rác thải nhựa xay nhuyễn với bột đá vôi dolomit, làm ra viên nén nhiên liệu thân thiện môi trường.

Em Trương Thành Phúc chia sẻ, Kiên Giang là tỉnh được thiên nhiên ưu đãi với nhiều bãi biển đẹp, thu hút khách du lịch khắp nơi trên thế giới. Nhưng một trong những vấn đề nhức nhối là tình trạng ô nhiễm rác thải, đặc biệt là rác thải nhựa ở một số khu vực biển rất nghiêm trọng, làm xấu đi hình ảnh thiên nhiên tươi đẹp nơi đây.

Rác thải nhựa cũng ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái biển. Từ thực tế ấy, Phúc và Tín rủ nhau tìm hướng tận dụng nguồn rác thải nhựa vừa làm sạch biển, vừa tạo ra giá trị từ nó.

Một trong những đặc điểm của rác thải nhựa là có khả năng cháy, hai em nghĩ đến việc tạo ra viên nén nhiên liệu. Từ tháng 4/2023, Phúc và Tín bắt tay vào việc nghiên cứu, đọc tài liệu sách báo trong và ngoài nước để làm.

Từ ý tưởng đến thực tế không dễ dàng, làm thế nào để viên nén có nguồn gốc từ rác thải nhựa thân thiện với môi trường? Chất xúc tác trợ cháy là vật liệu gì để hài hòa với thiên nhiên. Sau nhiều thử nghiệm, thất bại và tìm tòi, nhóm đã chọn kết hợp với vỏ trấu.

Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát. Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và khoảng 25% còn lại chuyển thành tro.

Chất hữu cơ chứa chủ yếu cellulose, lignin và Hemi - cellulose (90%), ngoài ra có thêm thành phần khác như hợp chất nitơ và vô cơ. Lignin chiếm khoảng 25 - 30% và cellulose chiếm khoảng 35 - 40%.

Các chất hữu cơ của trấu là các mạch polycarbohydrat rất dài nên hầu hết các loài sinh vật không thể sử dụng trực tiếp được, nhưng các thành phần này lại rất dễ cháy nên có thể dùng làm chất đốt. Sau khi đốt, tro trấu có chứa trên 80% là silic oxyt, đây là thành phần được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực.

Để tìm ra công thức tối ưu và có điều kiện thực nghiệm, nhóm đã đến Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam nhờ trợ giúp của các nhà khoa học. Nhờ có hệ thống thí nghiệm hiện đại, tiện dụng tại đây, 2 học sinh đã hoàn thành xuất sắc nghiên cứu của mình.

Viên nén nhiên liệu.

Tìm ra công thức tối ưu

Em Hoàng Đức Tín cho biết, ban đầu, trong quá trình thực nghiệm, thấy mẫu viên nén nhiên liệu hiệu quả nhất là 70% vỏ trấu và 30% nhựa. Tuy nhiên, mục tiêu của Phúc và Tín là muốn xử lý rác thải nhựa ven biển Kiên Giang hiệu quả, nên không chọn được những mẫu có nhiều vỏ trấu. Sau đó, các em quyết định thêm một số chất trợ cháy xúc tác khác khi đốt và tìm các phụ gia nổi bật ở Kiên Giang như cao lanh, đá vôi, bột đá vôi dolomit.

“Trong ba chất trên, chúng em chọn bột đá vôi dolomit vì nó giảm phát thải kali và clo có trong tro bay. Từ đó, chúng em chế tạo thành công sản phẩm viên nén với hàm lượng chuẩn 62,5% nhựa, 20,8 trấu và 10,7% dolomit.

Khi lò đốt ở nhiệt độ cao, chúng em thấy viên nén nhiên liệu cháy nhanh, nhiệt lượng tỏa tốt hơn than đá, giảm hiện tượng tạo cặn xỉ khi đốt củi trấu nên rất phù hợp trong việc phục vụ sản xuất công nghiệp”, Phúc cho biết thêm.

Thầy Nguyễn Danh Ngôn, giáo viên Trường THPT chuyên Huỳnh Mẫn Đạt là giáo viên hướng dẫn nhóm nghiên cứu. Thầy cho biết, ban giám hiệu nhà trường luôn tạo điều kiện cho Phúc và Tín tham gia trong các cuộc thi khoa học kỹ thuật và liên kết với viện nghiên cứu cho các em ấy lên tìm hiểu sâu, thực hiện tốt dự án của mình.

Dự án đã góp phần lan tỏa thông điệp làm sạch môi trường và mở ra triển vọng khởi nghiệp bền vững là biến rác thải ven biển thành viên nén nhiên liệu mang giá trị kinh tế cao, thay dần cho các nhiên liệu đốt khác đang dần cạn kiệt, nâng cao thu nhập cho nông dân khi tận dụng bán luôn cả vỏ trấu. Sản phẩm viên nén của nhóm sinh viên giành giải Nhất Cuộc thi khoa học kỹ thuật tỉnh Kiên Giang năm 2023 - 2024.

Nhật Phong