Học sinh Trương Thành Phúc học lớp 11 chuyên Lý tại Trường THPT Chuyên Huỳnh Mẫn Đạt ở Tp. Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang cùng nhóm bạn, đã chế tạo thành công viên nén tái tạo, có hình dạng giống như vụn gỗ ép giúp xử lý rác, bảo vệ môi trường.

Những viên nén do Phúc cùng bốn học sinh tự nghiên cứu

Trong ba tháng hè năm 2023, các học sinh nhóm nghiên cứu đã lên ý tưởng và chọn loại phụ phẩm, phế phẩm phù hợp ở địa phương để làm chất xúc tác, trợ cháy trong quá trình đốt rác thải nhựa. Việc làm này nhằm góp phần nâng cao hiệu quả cháy của sản phẩm và giảm phát thải các chất độc hại ra môi trường.

Sau hai tháng nghiên cứu và thử nghiệm, các tác giả đã lấy rác thải nhựa và vỏ trấu xay nhỏ và ép thành viên nén nhiên liệu. Kết quả thử nghiệm cho thấy nhựa kết hợp với trấu sẽ sản sinh thêm nhiệt năng, giúp tăng hiệu suất cháy. Hai loại này khi đốt sẽ hạn chế tro bay, chất phát thải độc hại ra môi trường do khối lượng lớn silic trong vỏ trấu có thể tạo hiệu ứng hấp phụ - hấp thụ các khí độc và kim loại nặng.

Trong quá trình thực nghiệm tại Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, mẫu viên nén nhiên liệu đạt hiệu quả nhất về giảm lượng khí phát thải độc hại là 70% vỏ trấu và 30% nhựa. Tuy nhiên, mục tiêu của nhóm là xử lý rác thải nhựa hiệu quả nên không chọn những mẫu có nhiều vỏ trấu.

Sau đó, Phúc quyết định bổ sung một số chất trợ cháy xúc tác khác khi đốt và tìm các phụ gia nổi bật ở Kiên Giang. Nhóm nghiên cứu đã chọn bột đá dolomit vì nó giảm phát thải Kali và Clo có trong tro bay. Ngoài ra, dolomit có thể tăng phản ứng cháy, ức chế sự bay hơi của các kim loại kiềm hay kiềm thổ và các khí độc trong quá trình cháy, làm giảm hiệu ứng đóng cặn xỉ. Nguyên lý ở đây là chuyển hóa các hợp chất có nhiệt độ nóng chảy thấp thành hợp chất có nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt độ cháy trong lò. Từ đó giảm hiệu ứng tạo cặn xỉ trong buồng đốt khi hình thành hỗn hợp.

Sau ba tháng, nhóm nghiên cứu đã tạo viên nén với tỷ lệ nhựa 62%, trấu 27% và dolomit 11%, khi cháy giảm lượng các khí phát thải HC, CO, NO và H2S lần lượt  99,88%; 96,39%; 46,29% và 44,44% so với nhựa và trấu. Viên nén tỏa nhiệt lượng nhanh, giảm hiện tượng tạo cặn xỉ nên rất phù hợp trong việc phục vụ sản xuất công nghiệp. Sản phẩm này là giải pháp công nghệ xử lý rác thải nhựa ven biển nói riêng và rác thải nhựa nói chung. Hiện nay chưa có bất kì sản phẩm hay ý tưởng nào tương tự được công bố trước đó.

Phúc cho rằng: "Ngoài việc giải quyết vấn đề rác thải nhựa, sản phẩm giúp giảm chi phí đầu tư hệ thống xử lý chất thải sau khi đốt. Chúng còn giảm chi phí vận hành và bảo dưỡng lò đốt, đồng thời góp phần đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia vì không còn phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành cao.

Sản phẩm đạt giải ba cuộc thi Khoa học Kỹ thuật cấp Quốc Gia dành cho học sinh trung học năm học 2023-2024 và giải nhì cuộc thi Học sinh, sinh viên với ý tưởng khởi nghiệp cấp quốc gia năm 2023-2024 do Bộ Giáo dục và Đào Tạo tổ chức. Tại cuộc thi sáng tạo trẻ cấp tỉnh Kiên Giang năm 2023, viên nén tái tạo của nhóm Phúc giành giải nhất.

Nguồn: NASATI