Than sinh học (biochar) là một khoáng chất dạng rắn giàu carbon, có thể thu được khi nhiệt phân yếm khí sinh khối (biomass) các phụ phẩm nông nghiệp. Tùy thuộc vào nhiệt độ nhiệt phân và loại sinh khối mà sản phẩm biochar thu được có thành phần, tính chất khác nhau.

Phế phẩm cây trồng như rơm rạ, vỏ trấu, sắn, dừa, cà phê, phế thải gỗ... là một trong những nguồn sinh khối tiềm năng để phục vụ nhu cầu sản xuất biochar.

Tận dụng vỏ sắn thải bỏ

Vỏ sắn (khoai mì) có hai dạng cấu trúc là vỏ gỗ và vỏ cùi. Vỏ gỗ chiếm 0,5 - 3% khối lượng củ, gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose và hemicellulose, hầu như không có tinh bột.

Vỏ cùi dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8 - 20% khối lượng củ, gồm các tế bào được cấu tạo bởi cellulose và tinh bột. Với loại này, tại các nhà máy sản xuất tinh bột sắn phải thải bỏ một lượng lớn, lượng vỏ sắn trực tiếp thải bỏ gây lãng phí, độc hại và ô nhiễm cho môi trường.

Đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng than sinh học vào các hoạt động bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu này đã cơ bản mang đến hiệu quả, tuy nhiên việc sử dụng nguyên liệu đầu vào với giá thành cao dẫn đến giá thành sản phẩm cũng do đó mà tăng lên, ảnh hưởng đến chi tiêu của doanh nghiệp, người tiêu dùng.

Để tìm hướng đi mới trong giải pháp xử lý nước thải dệt nhuộm công nghiệp, đồng thời tận dùng nguồn phế phẩm là vỏ sắn, nhóm nghiên cứu Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh đã chế tạo than sinh học từ vỏ sắn, có thể ứng dụng làm chất hấp phụ màu hữu cơ xanh methylene trong nước thải dệt nhuộm.

Màu hữu cơ xanh methylene (MB) là một hóa chất được sử dụng rộng rãi trong các ngành nhuộm vải, nilon, da, gỗ; sản xuất mực in. MB có thể gây ra các bệnh về mắt, da, đường hô hấp, tiêu hóa, thậm chí là ung thư. Do tính tan cao, MB nói riêng và các thuốc nhuộm nói chung là tác nhân gây ô nhiễm các nguồn nước, độc hại đến con người và các sinh vật sống. Hơn nữa, thuốc nhuộm trong nước thải rất khó loại bỏ vì chúng ổn định với ánh sáng, nhiệt và các tác nhân gây oxy hóa.

Thực tế đã có nhiều công trình nghiên cứu các phương pháp để xử lý thuốc nhuộm trong nước thải như phương pháp hấp phụ, trao đổi ion, keo tụ..., trong đó phương pháp hấp phụ tỏ ra có nhiều ưu việt bởi tính kinh tế, hiệu quả, thao tác đơn giản và dễ thực hiện.

Làm sạch nước thải trong 25 phút

Mẫu vỏ sắn sau khi thu gom được rửa sạch, cắt nhỏ và đem sấy khô ở nhiệt độ 105⁰ C trong 3 giờ. Tiếp theo, mẫu được nung yếm khí ở nhiệt độ 600⁰C trong 1 giờ, thu được sản phẩm mẫu than BC-S, có màu đen, không mùi. Các kết quả phân tích cho thấy trong cấu trúc của sản phẩm là một dạng khoáng chứa nhiều nhóm chức hữu cơ và carbon, làm cho than sinh học có khả năng hấp phụ hóa học.

Than sinh học xử lý nước thải (Ảnh minh hoạ. Nguồn: Biogreen Energy)

Nghiên cứu khả năng ứng dụng BC-S làm chất hấp phụ MB, tại nồng độ 15ppm, thời gian hấp phụ là 25 phút, cho thấy khả năng hấp phụ cực đại là 5,10 mg MB/g BC-S. Các kết quả cho thấy có thể sử dụng BC-S làm chất hấp phụ xử lý nước thải mang màu rộng rãi ở quy mô công nghiệp.

Nhóm nghiên cứu cho biết, đây là hướng đi tiên phong nhưng cũng có khả năng ứng dụng rất cao. Định hướng trong tương lai của nhóm là ứng dụng BC-S tiếp theo như là làm chất xúc tác, chất cải tạo đất, hoặc làm điện cực trong lĩnh vực điện hóa.