Chế phẩm sinh học phân hủy nhựa cây

Bài toán khó của ngành giấy

Lâu nay, việc loại bỏ nhựa cây trong nguyên liệu gỗ để sản xuất giấy luôn là nỗi ám ảnh với các nhà máy giấy ở Việt Nam. Dù chỉ chiếm một lượng rất nhỏ trong gỗ (2-5%) nhưng nhựa cây thường gây ra những vấn đề nghiêm trọng trong quá trình sản xuất giấy như gây ra các vết đốm, lỗ thủng trên giấy thành phẩm, tăng độc tố của nước thải sản xuất giấy.

Mặt khác, nhà sản xuất còn phải “gánh” thêm một thiệt hại không nhỏ khác, đó là việc bám dính nhựa cây trên các thiết bị làm giảm hiệu quả hoạt động của dây chuyền sản xuất, thậm chí có thể gây hỏng hóc thiết bị.

Do vậy, các doanh nghiệp ngành giấy đã tự khắc phục tình trạng này bằng phương pháp trong bước tiền xử lý nguyên liệu gỗ, thường ủ nguyên liệu tự nhiên hoặc dùng hóa chất. Việc áp dụng hai phương pháp này cũng đem lại đôi chút hiệu quả nhưng vẫn chưa thể gọi là tối ưu do còn tồn tại nhiều hạn chế như lượng nhựa loại bỏ trong gỗ còn thấp, tốn nhiều thời gian và công sức thực hiện.

Trước thực tế này, một số doanh nghiệp đã tìm đến một giải pháp tiên tiến mà nhiều doanh nghiệp nước ngoài đã áp dụng thành công, đó là mua các chế phẩm sinh học để phân hủy nhựa cây. Tuy được coi là hiệu quả và thân thiện với môi trường nhưng trên thực tế, ngay cả phương pháp mang tính xu hướng này không thể giải quyết trọn vẹn bài toán khó ngành giấy Việt Nam: các chế phẩm nhập khẩu chỉ phù hợp với loại gỗ mềm như gỗ thông, trong khi đó, nguyên liệu gỗ để sản xuất giấy ở Việt Nam chủ yếu là gỗ cứng như bạch đàn và keo.

Đây là lí do Bộ Công thương tìm đến Viện Công nghệ sinh học (Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) để đặt hàng trực tiếp các nhà khoa học ở đây một chế phẩm sinh học phù hợp với thực tế sản xuất của các doanh nghiệp giấy Việt Nam thông qua “Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học để phân huỷ nhựa cây trong dăm mảnh gỗ keo, bạch đàn làm nguyên liệu sản xuất bột giấy thân thiện môi trường tại Việt Nam” (2018-2020), một đề tài thuộc Đề án phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công nghiệp chế biến đến năm 2020 do Bộ Công Thương chủ trì. 

TS. Phan Thị Hồng Thảo ở Viện Công nghệ sinh học, chủ nhiệm đề tài cho biết: “Mục tiêu của đề tài là tạo được chế phẩm sinh học có khả năng loại bỏ nhựa cây trong nguyên liệu dăm mảnh gỗ cứng một cách hiệu quả, phục vụ cho sản xuất bột giấy thân thiện môi trường tại Việt Nam”.

Thực chất, không phải đến khi có đề tài đặt hàng của Bộ Công thương thì TS. Phan Thị Hồng Thảo mới quan tâm đến vấn đề này. Trước đây, chị đã biết được "nỗi khổ" của các doanh nghiệp giấy thông qua việc trao đổi, hợp tác với các nhà khoa học ở Viện Công nghệ sinh học với Viện Công nghiệp giấy và Xenluylô (Tổng Công ty giấy Việt Nam). 

Chị kể lại: “Từ năm 2014, chúng tôi có hợp tác với họ để thử nghiệm chế phẩm của nước ngoài, khi đó tôi nghĩ tại sao cái này chỉ phù hợp với gỗ thông, mua được cũng rất khó chứ không phải dễ gì, tại sao mình không làm riêng cho gỗ cứng của mình”.

Với các nhà khoa học đã có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực vi sinh vật đất như TS. Phan Thị Hồng Thảo và các cộng sự, quy trình tạo ra chế phẩm phân hủy nhựa gỗ không mấy khác biệt so với chế phẩm sinh học thông thường. Họ cũng phải bắt đầu từ bước tuyển chọn, phân lập các chủng vi sinh vật, sau đó phối trộn cùng chất mang - thành phần cung cấp dinh dưỡng và khoáng chất, đồng thời làm giá thể để các vi sinh vật bám vào.

Thoạt nhìn, công việc tưởng chừng đơn giản song để tạo ra chế phẩm có khả năng loại bỏ nhựa cây với hiệu suất cao, các nhà khoa học phải tốn nhiều thời gian mày mò tuyển chọn chủng vi sinh vật và tìm ra tỉ lệ chất mang phù hợp.

TS. Phan Thị Hồng Thảo giải thích: “Các chủng này phải có hiệu suất loại nhựa cao, đồng thời không làm tối màu gỗ và có khả năng sinh trưởng nhanh. Do các chủng vi sinh vật chủ yếu sống trên gỗ, nên chất mang phải thiên hướng về gỗ nhiều hơn, chẳng hạn phải dùng bột gỗ để nuôi kèm chứ không chỉ sử dụng các chất mang thông thường khác như bột cám, bột ngô,...”.

Quy trình ứng dụng “xanh”

Chỉ trong vòng hai năm, các nhà khoa học đã có câu trả lời cho nỗi mong chờ kéo dài hàng chục năm của các doanh nghiệp ngành giấy. Họ đã phân lập hai chủng nấm Phanerochete chrysosporium B68 và Trametes hirsuta BBN8, đều là những chủng nấm có khả năng đáp ứng yêu cầu là có thể phân hủy nhựa gỗ cao, điều kiện và chi phí nuôi hợp lý – yếu tố mang tính quyết định để chế phẩm phân hủy nhựa gỗ của họ có khả năng nâng cao quy mô sản xuất và áp dụng đại trà mà không khiến các doanh nghiệp phải lo lắng về chi phí.

Đáng nói hơn, kết quả thử nghiệm trên 100 tấn gỗ dăm mảnh ở nhà máy giấy Bãi Bằng đã chứng minh hiệu quả của chế phẩm này: sau khi sử dụng, hàm lượng nhựa trong gỗ bạch đàn giảm 50,58%, gỗ keo giảm 50,61%. Kết quả này cao gấp đôi so với phương pháp truyền thống các nhà máy giấy vẫn sử dụng.

Bên cạnh đó, chế phẩm này còn giúp giảm hóa chất sử dụng trong quá trình sản xuất giấy, cụ thể giảm 5% kiềm trong công đoạn tẩy trắng bột giấy. Với tính mới và khả năng ứng dụng cao, chế phẩm phân hủy nhựa gỗ đã được nhóm nghiên cứu đăng ký bảo hộ quyền sở hữu trí tuệ.

Những phản hồi của doanh nghiệp cũng thể hiện tinh thần sẵn sàng đón nhận sản phẩm mới. TS. Phan Thị Hồng Thảo cho biết: “Sau khi thử nghiệm, nhà máy giấy Bãi Bằng cũng mong muốn chúng tôi tiếp tục thử nghiệm với họ trên quy mô lớn hơn”.  Việc ứng dụng những tiến bộ kỹ thuật mới trong sản xuất như trên, dù chưa nhiều nhưng cũng đang góp phần thay đổi bộ mặt ngành giấy Việt Nam, vốn bị coi là “chậm chân” và lạc hậu về mặt công nghệ.

Tuy nhiên, thành công này không khiến nhóm nghiên cứu quên đi thực tại là con đường từ sản phẩm thử nghiệm đến thương mại hóa rất dài với rất nhiều việc phải làm. Do đó, nhóm nghiên cứu vẫn đang tìm cách hoàn thiện quy trình ứng dụng để tối ưu hiệu quả của sản phẩm.

Nhóm nghiên cứu nhận xét: “Khi thử nghiệm, chế phẩm được trộn lẫn vào bãi dăm mảnh và dùng xe xúc trộn đều lên, chúng tôi chưa tính toán được các điều kiện như quá trình thông khí, độ ẩm,... Do vậy, để áp dụng hiệu quả, chúng tôi phải tiếp tục nghiên cứu để cải thiện cách sử dụng trên quy mô lớn, cũng như chất mang và thời gian bảo quản chế phẩm”.

Thành công bước đầu của đề tài đã giúp các nhà khoa học có thêm tự tin để tiếp tục theo đuổi hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất giấy. TS. Phan Thị Hồng Thảo bày tỏ: “Ngành giấy còn rất nhiều phần cần ứng dụng công nghệ để nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm tải ô nhiễm, tôi mong muốn có thể đồng hành nghiên cứu từ đầu vào nguyên liệu cho đến cuối quá trình sản xuất giấy và xử lý chất thải”.

Nguồn: Khoa học & Phát triển