[Tạp chí Người Nuôi Tôm] – Vỏ tôm, chất chiết xuất từ thực vật và nhựa tái chế đã giúp các nhà nghiên cứu của Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdulla (KAUST) chế tạo màng composite màng mỏng bền vững có thể thay thế màng thông thường làm từ nhiên liệu hóa thạch.

Màng composite màng mỏng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như xử lý nước thải, tách khí và sản xuất hóa chất. Chúng bao gồm một lớp hỗ trợ xốp trên cùng là một lớp siêu mỏng có chứa các lỗ xốp kích thước nano. Những lỗ chân lông này có thể bẫy các phân tử và các hạt nhỏ trong khi cho phép dung môi lỏng đi qua.

Hầu hết các màng này được làm bằng vật liệu có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch, một số trong đó độc hại. Vì vậy, một nhóm nghiên cứu của KAUST do Gyorgy Szekely đứng đầu đã bắt đầu thiết kế lại các màng này bằng các quy trình và vật liệu xanh. Nhóm nghiên cứu đã tạo ra chất hỗ trợ xốp bằng nhựa tái chế và phủ lên chất này một loại polyme tự nhiên không độc hại gọi là chitosan, có nguồn gốc từ vỏ tôm. Tập đoàn Nuôi trồng Thủy sản Quốc gia (Naqua) ở Ả-rập Xê-út sản xuất khoảng 50.000 tấn chất thải vỏ tôm hàng năm, được sử dụng để sản xuất 135 tấn chitosan mỗi năm.

Để tạo thành chitosan thành một màng xốp nano, nhóm nghiên cứu đã liên kết ngang là các chuỗi polyme sử dụng 2,5-furandicarboxaldehyde (FDA), một phân tử có nguồn gốc từ chất thải thực vật thông qua các quy trình xanh. Các nhà nghiên cứu đã chọn eucalyptol, được sản xuất từ lá của cây bạch đàn, làm dung môi cho phản ứng này. Họ cũng sử dụng một chất xúc tác gọi là TMG, một chất thay thế xanh hơn cho các hợp chất mạnh thường được sử dụng để tăng tốc độ liên kết ngang.

Szekely cho biết: “Chuyển đổi lượng sinh khối chất thải dồi dào thành các vật liệu có giá trị gia tăng, chẳng hạn như màng này, không chỉ giải quyết vấn đề quản lý chất thải mà còn tạo ra một sản phẩm có giá trị gia tăng”. Ông cho biết thêm, việc sử dụng vật liệu phế thải cũng có nghĩa là màng mới có chi phí tương tự như màng thông thường.

Sau khi tối ưu hóa quy trình chuẩn bị màng, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm màng bằng acetone mang các phân tử polystyrene có độ dài khác nhau, cùng với một phân tử nhỏ hơn gọi là dimer methyl styrene. Màng này cho phép axeton chảy qua với tốc độ tương tự như các màng thông thường. Cong Yang, một nghiên cứu sinh tiến sĩ trong nhóm cho biết: “Nó cũng có thể lọc ra các phân tử có kích thước tương đương với thuốc nhuộm hoặc các thành phần dược phẩm hoạt tính. “Do đó, loại màng này có thể áp dụng thực tế cho ngành y sinh, dệt may, dược phẩm hay thực phẩm”.

Các nhà nghiên cứu cho thấy họ có thể tinh chỉnh các đặc tính của màng bằng dung môi không độc hại có tên là TamiSolve. Giờ đây, họ hy vọng có thể hợp tác với các trang trại nuôi tôm địa phương để đảm bảo nguồn cung cấp chitosan bền vững, cũng như phát triển các quy trình tạo màng trên quy mô lớn hơn

Ngọc Anh (Biên dịch)