Ứng dụng công nghệ sinh học và khoa học kỹ thuật trong xử lý phế thải nông nghiệp và công nghiệp để tạo ra những tấm vật liệu có nhiều ưu điểm hơn các vật liệu hiện có trên thị trường là ý tưởng nghiên cứu của nhóm sinh viên Cao Đức Tâm, Đỗ Văn Hùng, Lê Anh Tú, lớp 65MSE, Khoa Vật liệu xây dựng, Trường ĐH Xây dựng Hà Nội. Ý tưởng đã đạt giải Nhất cuộc thi Ý tưởng sáng tạo và khởi nghiệp sinh viên HUCE-INTECH 2023.

Phế thải nông nghiệp hiện nay vẫn chưa có nhiều biện pháp xử lý

Sản phẩm của nhóm nghiên cứu là sử dụng phế thải nông nghiệp từ bã mía và rơm rạ cùng với đó là phế thải công nghiệp Gypsum (phế thải thạch cao - sản phẩm phụ của quá trình sản xuất phân bón) trên nền nhựa PU 2 thành phần: Gồm Polyol và chất đóng rắn Disocyanates, sản phẩm phụ của quá trình xử lý bã mía của nhóm sẽ được sử dụng làm phân bón...

Quy trình xử lý các nguyên liệu phế phẩm trên được nhóm ưu tiên lựa chọn là phương pháp phân hủy sinh học kết hợp khoa học kỹ thuật để tạo ra sản phẩm có nhiều ưu điểm an toàn với con người và vô hại với môi trường. Từ đó, giới thiệu và cung cấp ra thị trường để ứng dụng xây dựng các công trình dân dụng và công nghiệp.

Vật liệu mới có khả năng ứng dụng trong ngành vật liệu xây dựng như sản xuất tấm cách nhiệt, tấm cách âm… hoặc sản xuất các tấm panel, tường siêu nhẹ nhờ vào các khả năng ưu việt như cách âm, cách nhiệt, tiêu âm, chống cháy lan và tính chất cơ học cao. Vật liệu xây dựng mới này không chỉ có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày mà còn góp phần giải quyết những vấn đề rất lớn của môi trường.

Sản phẩm mới có những ưu việt như cách âm, cách nhiệt và tính chất cơ học cao

Tính độc đáo, sáng tạo

Vật liệu sử dụng phế thải nông nghiệp là bã mía và rơm rạ, phế thải công nghiệp là gypsum nên cho phép đa dạng về cấu trúc, tính chất và ứng dụng, từ các loại vật liệu xây dựng nhẹ, vật liệu cách nhiệt, đến vật liệu có tính năng cơ học cao và tính năng chống cháy.

Sản phẩm cũng có tính khả biến cao, có thể được tái sử dụng một cách linh hoạt để tạo ra các sản phẩm khác nhau, giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và giảm lượng rác thải. Vật liệu có hiệu suất vượt trội so với các vật liệu truyền thống như độ bền và khả năng chịu lực tốt hơn so với thạch cao thông thường.

Sản phẩm phụ trong quá trình xử lý bã mía và rơm rạ có thể dùng làm phân bón cho cây trồng. Từ quá trình xử lý phế thải nông nghiệp bằng công nghệ sinh học của nhóm, tiền lãi bán phân bón sẽ được bù vào chi phí xử lý sợi, do đó sẽ giảm được giá thành của sản phẩm.

Sản phẩm sử dụng 90% là phế thải, do đó tiết kiệm được tài nguyên thiên nhiên, vừa đảm bảo được vấn đề môi trường vừa có giá thành rẻ và những tính chất cơ lý tốt hơn các tấm trên thị trường như khả năng chịu uốn, chống cháy, cách âm, cách nhiệt, chịu mài mòn tốt, có khả năng hút ẩm nhưng vẫn giữ nguyên được những tính chất cơ lý nó vốn có ban đầu.

Quy trình xử lý nguyên liệu phế phẩm nông nghiệp được ưu tiên lựa chọn là phương pháp phân hủy sinh học các sản phẩm dư thừa trong các bã thải để tạo ra phân bón hữu cơ cho cây trồng. Sản phẩm tạo ra sẽ sử dụng hết 100% các loại nguyên vật liệu mà không có phế thải dư thừa.

Sản phẩm được tạo ra đa dạng về mẫu mã và có thể được sử dụng cho nhiều công dụng khác nhau: tấm trần, tấm vách ngăn tường, tấm panel, tấm PU giả đá…

Sản phẩm được tạo ra đa dạng về mẫu mã và có thể được sử dụng cho nhiều công dụng khác nhau

Đối tượng sử dụng ở đây là các vị trí tránh ánh nắng trực tiếp vì sản phẩm sử dụng các phế thải nông nghiệp (bã mía, rơm rạ) nên sẽ phần nào chịu ảnh hưởng từ môi trường, tuy nhiên xét về mặt giá thành và các tính chất cơ học thì vật liệu mới này sẽ là một sản phẩm mang lại nhiều hứa hẹn sau khi được đến với người sử dụng.

Tính khả thi của sản phẩm

Từ nhu cầu sử dụng vật liệu xây dựng là rất lớn, đặc biệt là tại các nước đang phát triển như Việt Nam, sản phẩm có tính cạnh tranh cao: giá thành thấp hơn vật liệu xây dựng thông thường, đồng thời có nhiều ưu điểm vượt trội như thân thiện với môi trường, bền vững... như với cùng mẫu sản phẩm hiện có trên thị trường, sản phẩm của nhóm có giá 500.000 đồng/m3, rẻ hơn so với sản phẩm cùng kích thước (820.000 đồng/m3) nhưng lại có những tính chất cơ lý tốt hơn.

Trong quá trình xử lý phế thải nông nghiệp bằng công nghệ sinh học của nhóm, cứ 10kg sợi thô thì sẽ tạo ra được 3kg phân bón. Hiện nay 1kg phân bón ngoài thị trường có giá 15.000 đồng, thì cứ 10kg sợi ban đầu nhóm sẽ mất 20.000 đồng để xử lý và tạo ra được 3kg phân bón, khi bán ra được 45.000 đồng, nên khi xử lý 10kg nhóm nghiên cứu sẽ lãi 25.000 đồng, số tiền lãi này sẽ được xoay vòng để bù cho chi phí xử lý sợi.

Bên cạnh đó, công nghệ sản xuất không quá phức tạp, dễ dàng tiếp cận với các doanh nghiệp khởi nghiệp, sản phẩm có tính đa dạng cao khi kết hợp cùng một số phụ gia khác để tạo ra tấm thạch cao vân đá, vân gỗ, tấm panel…

Nhóm nghiên cứu bước đầu cung cấp ra thị trường bộ 3 sản phẩm chính gồm: Tấm panel vách ngăn và tường siêu nhẹ cho công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, những công trình yêu cầu vật liệu nhẹ; tấm trang trí nội thất trong nhà mang kiến trúc giả đá, giả gỗ, giả bê tông...; tấm làm trần trong các nhà dân dụng và công nghiệp.

Vật liệu mới ứng dụng sản xuất các tấm panel, tường siêu nhẹ