Nhóm học sinh biến phế phẩm nông, ngư nghiệp thành vật liệu xanh

Với dự án “Vật liệu gốm nhẹ không nung từ nguồn phế phẩm vỏ hàu và trấu”, nhóm tác giả gồm: Võ Nguyễn Thúy Hà, Phan Anh Quang và Lê Thị Thu Hà đang theo học Trường THPT Phú Bài (thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế) đã đoạt giải Nhất khối học sinh phổ thông tại Ngày hội Khởi nghiệp quốc gia của học sinh, sinh viên lần thứ V.

Tận dụng nguồn phế phẩm để bảo vệ môi trường

Trấu và vỏ hàu là những phế phẩm bị bỏ đi sau khi con người khai thác hết những giá trị ban đầu, tuy nhiên những giá trị tiềm năng từ vỏ hàu, vỏ trấu vẫn chưa được tận dụng tối đa. Vì thế nhóm tác giả đã khiến chúng tồn tại thêm một lần nữa với mục đích tốt đẹp hơn, biến rác thải trở thành sản phẩm tái sử dụng được, biến những thứ bị xem là vô dụng trở nên hữu dụng.

Đại diện nhóm là em Võ Nguyễn Thúy Hà cho biết: “Trấu và vỏ hàu từ lâu đã được tận dụng với nhiều phương cách nhưng con người vẫn chưa khai thác hết tiềm năng. Vì thế chúng em đã tìm cách giữ lại những đặc tính tốt nhất với mong muốn biến hai loại phụ phẩm này trở thành vật liệu xanh không độc hại, thân thiện với môi trường”.

Xuất phát từ mong muốn góp phần bảo môi trường tự nhiên, nhóm tác giả đã nghĩ ra ý tưởng tạo nên loại vật liệu gốm nhẹ không nung từ trấu, vỏ hàu có thể thay thế cho gốm nung truyền thống.

Em Phan Anh Quang chia sẻ, quá trình làm ra gốm nung truyền thống thường tạo khí thải (bụi, CO, CO2, SO2 …) và chất thải rắn (tro xỉ, phế phẩm nung hỏng) gây ảnh hưởng môi trường và cạn kiệt tài nguyên đất, khan hiếm nguyên liệu sản xuất. 

Vì vậy, khi kết hợp vỏ hàu và vỏ trấu (sản phẩm xanh) sẽ tạo ra một loại vật liệu mới có thể ứng dụng được trong đời sống con người: trang trí (gốm mỹ thuật, tấm ốp tường...); đời sống dân dụng (chậu cây, lọ, đồ chơi trẻ em…) khắc phục được nhược điểm về tính chống thấm, độ bền uốn, độ bền kéo của những sản phẩm gốm không nung trên thị trường.

Nói về nguyên liệu để sản xuất sản phẩm, nhóm tác giả cho biết, theo ước tính của Viện Nghiên cứu nuôi trồng thủy sản I, sản lượng hàu nuôi hằng năm của Việt Nam 30.000 - 35.000 tấn. Như vậy, lượng vỏ hàu thải ra hằng năm tương đương 25.500 - 29.700 tấn.

Dự án của nhóm khi triển khai thành công đưa sản phẩm ra thị trường sẽ góp phần xử lý một lượng lớn phế phẩm thải ra môi trường hàng năm, tận dụng tối đa các nguồn lợi sinh học đã và đang không được sử dụng triệt để, chuyển đổi phế phẩm thành vật liệu xanh, không độc hại.

“Bài toán” khó nhất trong quá trình nghiên cứu

Nhóm tác giả của dự án “Vật liệu gốm nhẹ không nung từ nguồn phế phẩm vỏ hàu và trấu” đều là những cô cậu học sinh đang“tuổi ăn tuổi học”. Dù tuổi nhỏ nhưng tinh thần, ý chí của các em không hề nhỏ, cả 3 học sinh đều có những khát khao và mong muốn góp một phần sức lực của mình giúp môi trường có thể giảm tải rác thải từ con người.

Công cuộc nghiên cứu là một quá trình khó khăn bởi từ lúc hình thành ý tưởng, cơ sở vật chất tại phòng thí nghiệm của trường còn hạn chế. Để tìm được các loại máy móc thử nghiệm phải nhờ sự hỗ trợ từ các nhà máy. 

Bên cạnh đó, các em vừa thực hiện dự án lại vừa phải cân bằng được việc học nên khối lượng công việc trở nên quá tải, trong khi đây là thời điểm các em quyết định tương lai khi sắp sửa rời khỏi cánh cửa nhà trường. Nhưng với ý chí, nghị lực và sự động viên từ giáo viên hướng dẫn, nhóm tác giả đã đạt thành công ngoài mong đợi.

Thuý Hà chia sẻ: “Trong quá trình thực hiện, nhiều ngày chúng em đã ngủ nghỉ và ôn bài luôn tại phòng thí nghiệm của trường, lúc chạy nước rút cả 3 đứa còn xin gia đình và thầy cô ở lại thì mới kịp tiến độ. Tuy có lúc chán nản vì nhiều lần thất bại, nhưng sự động viên của thầy cô, ba mẹ và bạn bè chính là động lực để nhóm cố gắng hết sức hoàn thành tốt sản phẩm”.

“Bài toán” khó nhất trong công cuộc nghiên cứu chính là việc tìm ra chất kết dính phù hợp cho sản phẩm. Bởi muốn tạo sự liên kết cho hỗn hợp vỏ hàu, trấu thì lúc cho ra thành phẩm phải đảm bảo vật liệu tuy nhẹ nhưng không bị vỡ vụn khi có lực tác động mạnh và phải sử dụng lâu bền với thời tiết thất thường.

Sau quá trình tìm tòi từ các tài liệu và hỗ trợ từ giáo viên hướng dẫn, các thành viên nhóm nhận thấy sự kết hợp vỏ trấu và Canxicacbonat (CaCO3) từ vỏ hàu sẽ khắc phục được những nhược điểm của nhiều loại vật liệu gốm không nung khác. Vỏ hàu có hàm lượng canxi cao (dạng CaCO3 thô 96%). Hàm lượng CaCO3 có tác dụng như chất chống đông vón, chất mang, chất làm rắn... sẽ làm tăng độ tạo hình của sản phẩm.

Thúy Hà kể:“Sau khi tinh chế CaCO3 từ vỏ hàu bằng dung dịch NaOH 2%, sấy, nung để loại bỏ CO2, vỏ hàu được nghiền tạo thành bột mịn. Đem bột vỏ hàu, trấu, keo thông, phụ gia chống cháy Antimon trioxit (Sb2O3) trộn theo tỷ lệ nhất định, sau đó mang hỗn hợp này bỏ vào khuôn để dập. Tiếp đó đem sản phẩm phơi 1 nắng thì khuôn sẽ tự động tách ra, tuy nhiên để vật liệu đạt chất lượng tốt nhất thì nhóm phải tiếp tục phơi trong khoảng 29 ngày thì mới thành phẩm”.

Sau khi sản phẩm làm ra thành công và trải qua quá trình thử độ bền ở ngoài tự nhiên, nhóm tác giả tự tin mang dự án “Vật liệu gốm nhẹ không nung từ nguồn phế phẩm vỏ hàu và trấu” dự thi và nhận được nhiều sự quan tâm lớn từ các ban giám khảo và một số đơn vị. Nhóm tác giả quyết định sẽ tìm thời điểm thích hợp làm thủ tục đăng ký quyền sở hữu trí tuệ, tương lai sẽ tính đến phương án nhờ sự hỗ trợ, giúp đỡ từ các nhà tài trợ.

ThS Lê Thị Thu Hồng - giáo viên dạy môn Hóa học, Trường THPT Phú Bài, người hướng dẫn trực tiếp nhóm tác giả - cho biết: “Ý tưởng này do các em tự tìm tòi và phát hiện ra. Trong quá trình thử nghiệm có nhiều lần thất bại vì không đạt được các tiêu chí của sản phẩm về chất lượng. Thế nhưng các em vẫn không từ bỏ mà nỗ lực đến cùng với dự án của mình. Hy vọng, dự án sẽ tiếp tục được phát triển, nhân rộng để nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nước biết đến”.