Biến hạt mít thành "siêu vật liệu", cứu tinh của đất

Hạt mít thường bị bỏ lại sau khi ăn quả, dù phần hạt chứa khoảng 70% tinh bột và có thể trở thành nguyên liệu hữu ích. Từ nguồn phụ phẩm quen thuộc ấy, các nhà khoa học Việt Nam và Belarus đã nghiên cứu chế tạo vật liệu phục vụ nông nghiệp, đồng thời hướng tới xử lý môi trường. Theo thông tin từ Dân Trí, công trình mở ra một hướng tận dụng sinh khối sẵn có để tạo vật liệu có khả năng giữ ẩm cho đất. Nghiên cứu do Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam phối hợp với Viện Nghiên cứu các vấn đề Hóa lý, Đại học Quốc gia Belarus thực hiện. Nhiệm vụ tập trung chế tạo copolyme ghép từ tinh bột và các monome acrylic ưa nước, dùng làm chất nền nhả có kiểm soát hoặc chất hấp thu trong nông nghiệp và xử lý môi trường. Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Thanh Tùng, Phó Trưởng phòng Tổng hợp hữu cơ của Viện Hóa học, chủ nhiệm phía Việt Nam, còn phía Belarus do Viện trưởng Grinyuk Evgeni chủ trì. Nhóm nghiên cứu kết hợp tinh bột tách từ hạt mít với axit acrylic, viết tắt là AA, và acrylamide, viết tắt là AM, để tạo polyme siêu hấp thụ. Vật liệu này có thể hút và giữ lượng nước lớn, vì vậy được kỳ vọng giúp duy trì độ ẩm đất và hỗ trợ cây trồng trong quá trình sinh trưởng. Để tìm cách chế tạo phù hợp, nhóm so sánh phương pháp tổng hợp truyền thống với trùng hợp frontal, trong đó phản ứng khởi phát tại một vùng rồi lan dần qua hỗn hợp nguyên liệu. Kết quả thử nghiệm cho thấy các mẫu làm bằng trùng hợp frontal phản ứng trong thời gian ngắn hơn, đạt độ chuyển hóa cao hơn và hấp thụ nước tốt hơn mẫu chế tạo theo cách truyền thống. Ở điều kiện tối ưu, nhóm sử dụng 1% chất khơi mào PPS cùng nguồn nhiệt ở 120 độ C, ghi nhận vùng phản ứng đạt nhiệt độ cao nhất khoảng 126 độ C. Vùng phản ứng lan truyền với tốc độ 0,86 cm mỗi phút, còn độ chuyển hóa đạt 96,4%, những thông số được xác định qua quá trình khảo sát và phân tích vật liệu. Sau khi tổng hợp, nhóm dùng các phương pháp phân tích để kiểm tra cấu trúc, đặc tính và hình thái, qua đó đánh giá cơ sở cho khả năng ứng dụng của vật liệu. Một thử nghiệm tiếp theo đưa SAP vào đất nhiễm chì và kẽm tại Tân Long, Thái Nguyên, rồi trồng cây sơn cúc ba thùy trên nền đất này. Nhóm thay đổi lượng SAP bổ sung để so sánh kết quả, trong đó mức 0,6 đến 0,8 gram trên mỗi kilogram đất giúp sinh khối thân và lá cao hơn đáng kể so với đối chứng. Theo Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Thanh Tùng, lượng chì và kẽm tích lũy trong cây tăng theo thời gian trồng cũng như lượng SAP được bổ sung. Mức 0,8 gram SAP trên mỗi kilogram đất cho kết quả tích lũy cao nhất, trong khi hai kim loại tập trung nhiều nhất ở phần rễ cây. Sau 90 ngày, hàm lượng chì và kẽm trong đất giảm đáng kể khi kết hợp SAP với cây sơn cúc ba thùy, với hiệu quả cao nhất ở mức bổ sung 0,8 gram mỗi kilogram đất. Các kết quả bước đầu gợi ý vật liệu giữ nước có thể hỗ trợ cây phát triển trên đất ô nhiễm, đồng thời góp phần cải thiện tình trạng đất nhiễm kim loại nặng. Nhóm cũng ghi nhận thay đổi về hoạt tính sinh học của cây ở mức bổ sung 0,8 gram SAP mỗi kilogram đất, với hoạt tính chống oxy hóa cao nhất. Chỉ số IC₅₀ được ghi nhận là 238,58 microgram mỗi mililít, còn vùng ức chế vi khuẩn rộng 21,13 milimét, nhưng các chỉ số này vẫn cần được nghiên cứu thêm về cơ chế và điều kiện ứng dụng. Phó Giáo sư, Tiến sĩ Lê Thanh Sơn, phản biện tại Hội đồng nghiệm thu cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đánh giá cao kết quả chế tạo vật liệu cùng thử nghiệm ban đầu trên đất ô nhiễm. Nhóm tác giả đã công bố hai bài báo trên các tạp chí thuộc danh mục SCIE, góp thêm cơ sở khoa học cho hướng nghiên cứu này. Một bài đăng trên Materials Research Express trình bày cách chế tạo bằng trùng hợp frontal, còn bài trên ChemistrySelect đề cập việc kết hợp vật liệu với cây trồng để hỗ trợ xử lý kim loại nặng.