Từ những lần thử nghiệm chưa thành công đến sân chơi khoa học quốc tế

Quá trình nghiên cứu ECOVAL không tránh khỏi những trở ngại về kỹ thuật. Ở những mẻ thử nghiệm đầu tiên, vỏ trấu và một số thành phần trong bao bì nhựa đa lớp bị biến màu, suy giảm chất lượng dưới tác động của nhiệt. Điều này buộc nhóm phải liên tục điều chỉnh tỷ lệ phối trộn, chế độ gia nhiệt và kỹ thuật đầm ép để tìm ra công thức phù hợp, bảo đảm chất lượng vật liệu đầu ra.

Bắt đầu từ một vấn đề môi trường

Lựa chọn một vấn đề thực tiễn để nghiên cứu, nhóm sinh viên ECOVAL hướng đến hai nguồn nguyên liệu tưởng chừng khó có thể kết hợp: Bao bì nhựa đa lớp sau tiêu dùng và vỏ trấu. Đây đều là những nguồn thải đặt ra yêu cầu xử lý, tận dụng hiệu quả hơn trong bối cảnh phát triển kinh tế tuần hoàn.

Sản phẩm "Gạch thông gió sinh thái tuần hoàn từ rác thải bao bì nhựa đa lớp kết hợp nền tảng số EPR và kiểm kê phát thải khí nhà kính" của nhóm ECOVAL. Hình: NVCC

Bao bì nhựa đa lớp được sử dụng phổ biến trong ngành thực phẩm và hàng tiêu dùng nhờ khả năng bảo quản sản phẩm. Tuy nhiên, cấu trúc kết hợp nhiều vật liệu như PE, PP, PET, màng nhôm và các lớp kết dính khiến loại bao bì này khó phân loại, thu gom và tái chế bằng công nghệ thông thường. Trong khi đó, Việt Nam phát sinh khoảng 8 - 9 triệu tấn phụ phẩm trấu mỗi năm.

Từ thực tế này, nhóm lựa chọn kết hợp bao bì nhựa đa lớp với vỏ trấu để phát triển vật liệu composite, hướng đến sản xuất gạch thông gió. Dự án có tên đầy đủ là “Gạch thông gió sinh thái tuần hoàn từ rác thải bao bì nhựa đa lớp kết hợp nền tảng số EPR và kiểm kê phát thải khí nhà kính”.

Lê Nhật Huy, Trưởng nhóm ECOVAL, cho biết ý tưởng xuất phát từ mong muốn tìm một vấn đề môi trường cụ thể để nghiên cứu và tạo ra sản phẩm có khả năng ứng dụng. Nhóm không chỉ muốn tận dụng bao bì khó tái chế mà còn hướng đến xây dựng giải pháp theo dõi dòng vật liệu từ khâu thu gom đến xử lý và sản xuất.

Bốn thành viên đảm nhiệm những phần việc khác nhau, bổ trợ cho quá trình phát triển dự án. Lê Nhật Huy phụ trách định hướng kỹ thuật và công nghệ; Phạm Lê Thanh An đảm nhiệm thuyết trình, truyền thông và kết nối đối ngoại; Nguyễn Phúc Minh Anh tham gia nghiên cứu, thử nghiệm vật liệu; Nguyễn Phúc Minh Thư phụ trách tài chính và các vấn đề pháp lý. Sự phân công này giúp dự án được tiếp cận từ nhiều góc độ, kết hợp kiến thức kỹ thuật với các yêu cầu về vận hành, quản lý và khả năng ứng dụng.

Tuy nhiên, khi bắt tay vào nghiên cứu, nhóm sớm nhận ra khoảng cách giữa ý tưởng và sản phẩm thực tế không đơn giản. Khó khăn lớn nhất nằm ở sự khác biệt về đặc tính nhiệt và cấu trúc của các thành phần nguyên liệu. Trong những thử nghiệm ban đầu, khi tăng nhiệt để làm nóng chảy nhựa, vỏ trấu và một số thành phần trong bao bì đa lớp bị biến màu, suy giảm chất lượng, thậm chí có nguy cơ cháy hoặc phân hủy nhiệt. Sự không tương hợp giữa các thành phần cũng ảnh hưởng đến độ đồng nhất và cơ tính của vật liệu.

Theo Lê Nhật Huy, nhóm phải điều chỉnh không chỉ tỷ lệ phối trộn mà cả trình tự và điều kiện gia công để các thành phần có đặc tính khác nhau có thể liên kết mà không bị suy giảm chất lượng.

Từ những lần thử nghiệm chưa đạt yêu cầu, nhóm chuyển sang nghiên cứu quy trình gia nhiệt nhiều giai đoạn. Nhựa tái chế được làm nóng chảy trước để hình thành pha nền polymer, sau đó hỗn hợp được hạ nhiệt độ về vùng phù hợp, dưới 200 độ C, trước khi bổ sung vỏ trấu, bao bì đa lớp và các chất hỗ trợ liên kết. Thời gian xử lý, tốc độ khuấy trộn và công nghệ đầm ép nóng cũng được điều chỉnh nhằm cải thiện độ đồng nhất, khả năng liên kết của vật liệu.

Sau quá trình thử nghiệm, các mẫu gạch đã được tạo hình và đánh giá sơ bộ về tính chất cơ lý. Dù vậy, sản phẩm vẫn cần được kiểm chứng thêm về độ mài mòn, độ hút nước, độ ổn định kích thước và khả năng duy trì tính chất trong các điều kiện môi trường khác nhau.

Khẳng định năng lực đổi mới sáng tạo tại sân chơi khu vực

Điểm đáng chú ý của ECOVAL là nhóm không chỉ tập trung vào vật liệu mà còn tìm cách quản lý toàn bộ dòng chất thải thông qua công nghệ số. Song song với nghiên cứu composite, các thành viên phát triển nền tảng Smart-Hub SaaS nhằm số hóa các công đoạn từ thu gom, phân loại, vận chuyển đến tiếp nhận nguyên liệu và sản xuất.

Nhóm ECOVAL nhận Giải Nhì chung cuộc (Ban-Ki-moon Youth Award) tại Singapore. Ảnh: NVCC

Hệ thống hướng đến ghi nhận nguồn gốc, chủng loại, khối lượng nguyên liệu, tỷ lệ phối trộn, lượng hao hụt và sản phẩm đầu ra, hỗ trợ truy xuất dòng vật liệu và quản lý hoạt động tái chế theo cơ chế trách nhiệm mở rộng của nhà sản xuất (EPR). Nhóm cũng nghiên cứu công cụ tính toán phát thải khí nhà kính dựa trên dữ liệu nguyên liệu đầu vào, năng lượng tiêu thụ, vận chuyển và sản xuất. Đây là cơ sở hướng đến đánh giá dấu chân carbon theo phương pháp đánh giá vòng đời sản phẩm (LCA), hỗ trợ doanh nghiệp theo dõi hiệu quả môi trường và thực hiện báo cáo phát triển bền vững.

Trong quá trình thực hiện, nhóm nhận được sự đồng hành của Tiến sĩ Võ Thành Hằng và Thạc sĩ Dương Thị Thành. Trong đó, Tiến sĩ Võ Thành Hằng hỗ trợ về chiến lược, pháp lý, đối ngoại và chuỗi cung ứng; Thạc sĩ Dương Thị Thành đồng hành ở các nội dung kỹ thuật sản xuất, thử nghiệm vật liệu, an toàn cháy và yêu cầu liên quan đến quy chuẩn xây dựng.

Theo Thạc sĩ Dương Thị Thành, dự án đã xây dựng được quy trình phối trộn bao bì đa lớp, vỏ trấu, nhựa tái chế và các chất phụ gia để hình thành mẫu gạch thông gió, đồng thời bước đầu đánh giá tính chất cơ lý của sản phẩm. Tuy nhiên, khả năng chống cháy, nguy cơ rò rỉ nhựa ra môi trường trong quá trình sử dụng và độ bền trong điều kiện thực tế vẫn cần được tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện.

Đây cũng là những vấn đề nhóm phải giải quyết trước khi tính đến việc đưa sản phẩm vào ứng dụng. Hiện nhóm đang nghiên cứu lớp phủ bảo vệ có thành phần Silikophen nhằm cải thiện khả năng chịu nhiệt, hạn chế bong tách và phát tán thành phần nhựa, đồng thời tăng khả năng bảo vệ bề mặt trước tác động của nước, độ ẩm và tia UV. Hiệu quả của giải pháp này vẫn cần được kiểm chứng qua các thử nghiệm chuyên sâu.

Bên cạnh hướng phát triển gạch thông gió, nhóm cũng định hướng mở rộng công nghệ lõi để sản xuất những sản phẩm có yêu cầu kỹ thuật phù hợp hơn như bình hoa trang trí, huy chương, kỷ niệm chương, biểu trưng và quà tặng doanh nghiệp. Theo Lê Nhật Huy, nhóm mong muốn tận dụng khả năng tạo hình linh hoạt của vật liệu composite để phát triển nhiều dòng sản phẩm, đồng thời kết nối với doanh nghiệp thực phẩm, bánh kẹo và hàng tiêu dùng, sử dụng bao bì sau tiêu dùng của doanh nghiệp làm nguyên liệu sản xuất.

Từ ý tưởng nghiên cứu ban đầu đến những kết quả thử nghiệm và định hướng ứng dụng, ECOVAL tiếp tục được nhóm phát triển, hoàn thiện và giới thiệu tại các sân chơi đổi mới sáng tạo. Một trong những dấu mốc đáng chú ý là vòng chung kết Student Innovation Showcase 2026, diễn ra trong khuôn khổ Đối thoại Phát triển bền vững xuyên Thái Bình Dương 2026 (Trans-Pacific Sustainability Dialogue - TPSD 2026).

Chương trình có chủ đề Tiêu dùng và sản xuất có trách nhiệm, thuộc Mục tiêu Phát triển bền vững số 12 (SDG 12), do Trung tâm Nghiên cứu châu Á - Thái Bình Dương Walter H. Shorenstein thuộc Đại học Stanford (Hoa Kỳ) và Quỹ Ban-Ki-moon vì Tương lai tốt đẹp hơn phối hợp tổ chức, với sự đồng đăng cai của Đại học Quản lý Singapore (SMU).

Tại vòng chung kết, ECOVAL tranh tài cùng 15 đội đến từ các trường đại học như Đại học Stanford, Đại học Quốc gia Singapore, Đại học Tokyo, Đại học Kyoto, Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông, Đại học Bách khoa Hồng Kông, Đại học Yonsei, Đại học Công nghệ Malaysia và Đại học Ngoại thương.

Ngày 25/10/2026, tại Singapore, ECOVAL được trao Giải Nhì chung cuộc (Ban-Ki-moon Youth Award). Kết quả này ghi nhận nỗ lực của nhóm sinh viên trong việc tiếp cận vấn đề môi trường bằng giải pháp kết hợp nghiên cứu vật liệu, kinh tế tuần hoàn và quản lý dữ liệu môi trường.

Với các thành viên ECOVAL, hành trình nghiên cứu không chỉ được đo bằng thành tích tại một cuộc thi. Những lần thử nghiệm chưa thành công, quá trình điều chỉnh vật liệu, sự phối hợp giữa các thành viên và những yêu cầu chuyên môn được giảng viên đặt ra đã giúp các bạn tiếp cận rõ hơn với công việc nghiên cứu cũng như những vấn đề thực tiễn mà một giải pháp công nghệ cần giải quyết.