Các nhà máy sản xuất giấy luôn gặp rắc rối với nhựa cây. Để tạo ra giấy thành phẩm trắng sạch không bị vấy bẩn, người ta phải tốn rất nhiều thời gian, công sức và tiền của để tách nhựa cây khỏi gỗ. Bên cạnh đó, nhựa cây bám dính vào thiết bị cũng làm chậm và nhanh hỏng dây chuyền máy móc.

Nhựa cây là nhóm các hợp chất có thể hòa tan được trong nước hoặc dung môi hữu cơ trung tính, chúng có thành phần rất phức tạp, bao gồm hàng trăm hợp chất có cấu tạo phân tử khác nhau với những nhóm chức khác nhau. Mặc dù tổng hàm lượng của các chất này chiếm ít hơn 3,5% nhưng cũng đủ gây ra nhiều vấn đề lớn cho các nhà máy.

Chế phẩm sinh học phân hủy nhựa cây do các nhà khoa học ở Viện Công nghệ sinh học (VAST) tạo ra trong đề tài. Ảnh: Công Thương.

Để khắc phục vấn đề này, Bộ Công Thương giao Viện Công nghệ sinh học thực hiện đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học để phân hủy nhựa cây trong dăm mảnh gỗ keo, bạch đàn làm nguyên liệu sản xuất bột giấy thân thiện môi trường tại Việt Nam” do TS. Phan Thị Hồng Thảo làm chủ nhiệm. Đề tài thuộc Đề án Phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực công nghiệp chế biến đến năm 2020.

Qua thử nghiệm, nhóm thực hiện đã hoàn thành nghiên cứu, đánh giá tổng quan công nghệ, thiết bị và khả năng ứng dụng nấm để phân hủy nhựa cây trong dăm mảnh gỗ keo và bạch đàn; đồng thời tuyển chọn các chủng nấm có khả năng phân hủy nhựa cây trên nguyên liệu gỗ keo và bạch đàn. Từ 85 chủng nấm được phân lập có khả năng phân hủy nhựa cây từ Nhà máy Giấy Bãi Bằng và Nhà máy Giấy Mục Sơn, đề tài đã lựa chọn các chủng nấm VCĐ4, TĐ36, TĐ95, B68, BB29, MS2, BBN8, BBK8, OP, OP2, CS1 và CS2 để khảo sát.

TS. Phan Thị Hồng Thảo. Ảnh: VAST.

Đây 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.

Đánh giá ảnh hưởng của các chủng nấm lên sinh trưởng của cây keo trong xâm nhiễm nhân tạo. Ảnh: Nhóm nghiên cứu.

Bên cạnh đó, nhóm thực hiện đã nghiên cứu đánh giá khả năng phát triển chế phẩm của các chủng nấm lựa chọn. Kết quả cho thấy các chủng nấm lựa chọn không ức chế lẫn nhau, không làm ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây keo và bạch đàn con trong điều kiện lây nhiễm nhân tạo. Các chủng nấm tuyển chọn cũng không làm giảm trọng lượng tổng và hàm lượng cellulose trên gỗ nhiều hơn so với đối chứng nhưng đều làm giảm trên 50% nhựa cây tổng, làm giảm hàm lượng axit béo và axit nhựa so với mẫu đối chứng.

TS. Phan Thị Hồng Thảo cho biết đề tài đã phối hợp thực hiện với Tổng Công ty Giấy Việt Nam và Viện Công nghiệp giấy và Xenluylo trong quá trình tổ chức sản xuất chế phẩm sinh học để phân hủy nhựa cây trong nguyên liệu gỗ keo và bạch đàn quy mô pilot để bước đầu ứng dụng ở quy mô công nghiệp. Cụ thể, 1 tấn sản phẩm chế phẩm được sản xuất đạt đủ khối lượng theo đăng ký để thử nghiệm và đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật, được Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 1 - Quatest 1 (Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng) kiểm nghiệm.

Lấy mẫu phân lập tại Nhà máy Giấy Bãi Bằng và Nhà máy Giấy Mục Sơn. Ảnh: Nhóm nghiên cứu.

“Tiến hành so sánh chế phẩm của đề tài sản xuất được với chế phẩm thương mại Cartapip 97 của công ty Parrac Ltd. (New Zealand) dùng để xử lý nguyên liệu gỗ thông tại các thời điểm khác nhau, kết quả cho thấy khi sử dụng chế phẩm đề tài sản xuất thì hàm lượng nhựa giảm so với mẫu đối chứng đều cao hơn so với chế phẩm Cartapip 97”, TS. Phan Thị Hồng Thảo chia sẻ.

TS. Dương Xuân Diêu – Đại diện Vụ Khoa học và Công nghệ đánh giá tổ chức chủ trì và nhóm thực hiện đã nghiêm túc thực hiện các nội dung mà đề tài đã đăng ký. Các chuyên đề hoàn thành đủ số lượng, sản phẩm dạng II, III đạt yêu cầu. TS. Dương Xuân Diêu đề nghị nhóm thực hiện tiếp thu các góp ý của Tổ chuyên gia, chỉnh sửa nội dung một số chuyên đề, bổ sung bản vẽ mô hình, khẩn trương đẩy nhanh thực hiện các nội dung còn lại để tiến hành nghiệm thu theo đúng tiến độ.

Các chế phẩm sinh học phân hủy nhựa cây của đề tài. Ảnh: Nhóm nghiên cứu.

Mặc dù thành công nhưng nhóm nghiên cứu không 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 vẫn đang tìm cách hoàn thiện quy trình ứng dụng để tối ưu hiệu quả của sản phẩm. 

“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”, nhóm nghiên cứu nhận xét.

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. “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”, TS. Phan Thị Hồng Thảo chia sẻ.