Keo dán gỗ từ dầu vỏ hạt điều

Dầu vỏ hạt điều có thể sử dụng sản xuất keo dán gỗ.

Thay thế keo dán hóa học độc hại

ThS Nguyễn Thị Trịnh - trưởng nhóm nghiên cứu cho biết, keo dán gỗ (chất kết dính gỗ) đóng một vai trò quan trọng trong ngành chế biến lâm sản, là nhân tố chính ảnh hưởng đến việc sử dụng hiệu quả gỗ và lâm sản.

Hiện nay, Ure-Formaldehyde (UF) và Phenol-Formaldehyde (PF) là hai loại keo được sử dụng phổ biến nhất để sản xuất ván nhân tạo và sản xuất đồ mộc bởi giá thành thấp và dễ sử dụng. Tuy nhiên, các loại keo dán gỗ này, được sản xuất từ nguồn nguyên liệu hóa thạch, không có khả năng tái tạo.

Bên cạnh đó, hàm lượng formaldehyde dư chứa trong keo, các sản phẩm gỗ sau chế biến, có ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Vì thế việc nghiên cứu tạo ra các loại keo dán mới có thành phần nguồn gốc sinh học, giảm lượng phát thải formaldehyde để sản xuất vật liệu gỗ và sản phẩm gỗ nội thất là vấn đề cần thiết.

Trong công nghiệp chế biến hạt điều, dầu vỏ hạt điều là sản phẩm phụ thu hồi trong quá trình sản xuất với tỷ lệ khoảng 10 - 15% trọng lượng hạt. Các thành phần hóa học chủ yếu của dầu vỏ hạt điều gồm axit anacacdic (82%), cacdol (13,8%), 2-metylcacdol (2,6%) và cacdanol (1,6%). Đây là các hợp chất phenol tự nhiên, có gắn với mạch cacbuahydro không no.

Do có tính phenol, nên vai trò tự nhiên của dầu vỏ hạt điều khi tồn tại trong hạt là bảo vệ nhân điều chống lại các sinh vật gây hại. Các nhà khoa học cũng đã khảo nghiệm hiệu lực của dầu vỏ hạt điều với cả nấm, côn trùng trong điều kiện phòng thí nghiệm và bãi thử tự nhiên cũng cho kết quả dầu vỏ hạt điều có hiệu lực ở mức độ nhất định và không có hiệu lực phòng chống nấm.

Dầu vỏ hạt điều đã và đang được sử dụng làm vật liệu cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, như vật liệu sơn phủ, làm má phanh ô tô, thuốc bảo quản lâm sản, keo dán,...

Theo tìm hiểu của nhóm nghiên cứu, Việt Nam là nước có ngành công nghiệp chế biến hạt điều lớn nhất thế giới, lượng dầu vỏ hạt điều tạo ra vì thế cũng rất lớn. Ước tính, sản lượng dầu vỏ hạt điều của Việt Nam là 600 nghìn tấn/năm, chiếm hơn một nửa sản lượng dầu vỏ hạt điều thế giới.

ThS Nguyễn Thị Trịnh cho biết, tận dụng nguồn nguyên liệu dầu vỏ hạt điều hiện có trong nước, nhóm tác giả ở Viện Nghiên cứu Công nghiệp rừng đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu tổng hợp keo chịu nước, thân thiện với môi trường từ nguyên liệu dầu vỏ hạt điều phục vụ trong công nghiệp chế biến gỗ trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk”.

Keo dán có khả năng chịu nước

Kết quả, nhóm đã phân tích và lựa chọn các thông số công nghệ tạo keo như sau: Tỷ lệ nguyên liệu dầu vỏ hạt điều thay thế cho phenol là 25%, thời gian nấu 150 phút, trong đó thời gian phản ứng tạo keo là 80 phút, nhiệt độ nấu 80 độ C, tốc độ khuấy 70 vòng/phút. Keo có độ pH 11, độ nhớt 300mPas, hàm lượng formaldehyde tự do 0,06%, thời gian sống của keo 40 ngày, hàm lượng khô 53,5%.

Đề tài cũng xác định được các thông số công nghệ ép ván, với nhiệt độ ép 120 độ C, thời gian ép 15 phút/mẻ, áp lực ép 1,2MPa, lượng keo tráng 120g/m2 bề mặt. Với các chỉ tiêu này, cho kết quả ván dán đạt chất lượng và các yêu cầu sử dụng trong điều kiện môi trường ngoài trời, độ ẩm cao.

Ván đạt tiêu chuẩn theo ASTM D3043-17 và TCVN 8328-2. So sánh tính chất cơ học và vật lý của ván sử dụng keo dầu vỏ hạt điều, cho thấy tương đương với ván dán sử dụng keo PF.

Nhóm tác giả cũng đã xây dựng được quy trình tổng hợp keo dán từ dầu vỏ hạt điều và mô hình sản xuất ván dán sử dụng keo từ dầu vỏ hạt điều quy mô 400m3/năm (tương đương khoảng 500 tấn keo/năm).

Theo ThS Nguyễn Thị Trịnh, dù có sản lượng rất lớn song sau thu hoạch và chế biến hạt điều, vỏ hạt điều thường bị vứt bỏ gây lãng phí rất lớn. Trong khi nếu vỏ hạt điều được xử lý đúng cách, phụ phẩm nông nghiêp này sẽ mang lại lợi nhuận cao.

Trước đây, vỏ hạt điều thường bị coi là rác, cho không hoặc bán cho các lò nung làm chất đốt, thì hiện nay có thể mang lại giá trị kinh tế hàng nghìn tỷ đồng, thậm chí trong giai đoạn “bão giá”, vỏ hạt điều đã “cứu” không ít doanh nghiệp hoạt động trong ngành điều. Công nghệ chế biến dầu từ vỏ hạt điều không quá phức tạp, được phát triển trong nước với chi phí thấp.

Dầu thô từ vỏ hạt điều luôn được xem là nguồn năng lượng thay thế hàng đầu trong ngành sản xuất công nghiệp. Được sử dụng trong sản xuất vật liệu kết dính chất lượng cao; Sản xuất lớp phủ chống ăn mòn trong ngành cơ khí, chế tạo; lớp phủ chống thấm bề mặt, chống thấm hơi nước; Sản xuất sơn cao cấp chống gỉ sét và chống hà trong ngành công nghiệp tàu biển; Làm bột ma sát trong sản xuất bố thắng; phụ liệu trong việc sản xuất than hoạt tính…

Trước mắt nhóm nghiên cứu dự kiến sẽ ứng dụng công nghệ tại một doanh nghiệp sản xuất hạt điều có chi nhánh ở Đắk Lắk. Từ các kết quả này sẽ phát triển thêm các bước để thương mại hóa kết quả nghiên cứu.

Ước tính 1 tấn điều sấy khô có thể mang lại 700 - 750 kg vỏ điều, từ đó chiết xuất được 154 kg dầu vỏ điều. Dầu vỏ điều có thể sử dụng làm nhiên liệu công nghiệp, có chi phí rẻ hơn 60% so với dầu FO. Dầu hạt điều có thể sử dụng làm keo dán, kim loại chống được ăn mòn, các vật liệu cách nhiệt, các bảng cho thiết bị điện tử, các chất bảo quản sản phẩm lâm nghiệp và chất lỏng xử lý kết cấu gỗ.

Nhật Chi