Sản xuất dầu sinh học, vật liệu thông dụng từ phế phẩm

Tại Đại học Sydney, Úc, một nhóm nhà khoa học do Giáo sư Thomas Maschmeyer dẫn dắt đang tìm cách biến rong biển và phế phẩm lâm nghiệp thành dầu sinh học cùng nhiều vật liệu quen thuộc. Dự án hợp tác với Tổ chức nghiên cứu Công nghiệp và Khoa học liên bang, còn gọi là CSIRO, hướng tới một phương thức sản xuất bền vững hơn cho chất dẻo, chất bọt, sơn và các hóa chất thông dụng. Thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào nguyên liệu hóa thạch, nhóm nghiên cứu muốn tận dụng những nguồn vật chất vốn thường bị xem là chất thải trong các ngành công nghiệp. Dự án kéo dài bốn năm, có tổng kinh phí khoảng 10 triệu đôla, trong đó giai đoạn đầu được triển khai tại Đại học Sydney. Nền tảng nghiên cứu chính là công nghệ tinh chế dầu sinh học do Giáo sư Maschmeyer phát triển, sử dụng nước ở nhiệt độ và áp lực cao để xử lý nguyên liệu bền vững. Công nghệ này được kỳ vọng tạo ra không chỉ nhiên liệu, mà còn nhiều hóa chất tái sinh phục vụ các ngành sản xuất hiện đại. Quá trình tinh chế được gọi là thủy nhiệt nâng cao, viết tắt HTU, trong đó nhiên liệu sinh học được làm nóng trong nước để tách thành nhiều dòng sản phẩm khác nhau. Kết quả gồm dầu sinh học được chiết tách tự phát, khí phát sinh cùng các hóa chất hòa tan trong nước, thay vì chỉ thu được một loại nhiên liệu duy nhất. Cách tiếp cận này mở rộng giá trị của nguyên liệu đầu vào, đồng thời giảm lượng phế phẩm cần xử lý sau sản xuất. Theo Giáo sư Maschmeyer, khí phát sinh và hóa chất hòa tan từ HTU có thể được dùng trong nhiều ứng dụng công nghiệp quan trọng. Chúng có khả năng tạo ra polyetylen và propen, những vật liệu thường xuất hiện trong đồ nội thất bằng gỗ và các sản phẩm nhựa dẻo. Các hợp chất này cũng có thể cung cấp chất thơm, thành phần được sử dụng trong nhựa, chất bọt, cao su, lớp phủ, sơn dầu và dung môi. Trọng tâm của giai đoạn đầu là xây dựng lò phản ứng nhiên liệu sinh học NCRIS tại Đại học Sydney. Giáo sư Brian Haynes cho biết thiết bị này sẽ tận dụng phế phẩm từ ngành công nghiệp khai thác và chế biến gỗ, biến nguồn nguyên liệu bỏ đi thành đầu vào cho quy trình hóa học. Thành công của lò phản ứng có thể mở đường cho những phương thức sản xuất vật liệu thông dụng với mức phụ thuộc thấp hơn vào tài nguyên không tái tạo. Giai đoạn hai do CSIRO thực hiện, tập trung nghiên cứu các định tuyến enzim hướng tới những hóa chất tái sinh. Enzim là chất xúc tác sinh học có thành phần cơ bản là protein, giúp định hướng các phản ứng hóa học theo mục tiêu sản phẩm mong muốn. Nhóm nghiên cứu cũng xem xét những chất khí phát sinh trong HTU, nhằm tìm thêm cách sử dụng chúng thay vì để chúng trở thành phần dư thừa của quy trình. Về lâu dài, Giáo sư Maschmeyer dự báo cỏ biển và các loại tảo có thể trở thành nguồn nguyên liệu thô quan trọng cho sản xuất bền vững. Những sinh vật này phát triển ngoài khơi, trong môi trường nước biển, nên không cạnh tranh trực tiếp với cây trồng trên đất liền về diện tích canh tác. Chúng cũng không cần sử dụng nước ngọt, tạo lợi thế đáng kể trong bối cảnh nhiều khu vực phải tiết kiệm nguồn nước phục vụ nông nghiệp và đời sống. Dự án nhận 5 triệu đôla từ Quỹ hiến tặng Khoa học và công nghiệp, cùng 5 triệu đôla tài trợ bằng hiện vật từ CSIRO. Nhiều tập đoàn công nghiệp chủ chốt, gồm Lyondell-Basell, Dow Australia, Visy, Amcor và Ignite Energy, cũng tham gia ủng hộ chương trình. Đại diện của Phân Khoa Tài nguyên, Năng lượng và Du lịch cùng Phân khoa cải tiến nghiên cứu Khoa học, Công nghệ nằm trong ban cố vấn, tạo mạng lưới kết nối giữa nghiên cứu, chính sách và sản xuất.