Việc tái chế chất thải nông nghiệp như rơm rạ và vỏ hạt cà phê để sản xuất các loại đường khử mùi như glucose, fructose không chỉ giúp giảm khí thải mà còn cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp hóa chất và sinh học, tạo ra các chất hợp chất có giá trị cao như Hexitols, 5-HMF, axit Levulinic, Ethanol.

Các công nghệ thủy tinh phân cellulose thành glucose truyền thống như sử dụng enzyme, axit tự do (HCl, H₂SO₄) và nước siêu cấp đòi hỏi lượng lớn enzyme, axit hoặc ion môi trường, làm giảm hiệu suất, tăng chi phí và gây ảnh hưởng đến môi trường. Vì vậy, các chất xúc tác rắn đang được nghiên cứu bằng nước để thay thế. Theo xu hướng đó, nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh đã phát triển phương pháp mới để điều chế vỏ hạt cà phê thành một loại chất xúc tác hiệu quả cho phản ứng thủy phân xenluloza rơm rơm thành glucose.

Phương pháp này có nhiều ưu điểm như điều hòa tiền chất HAC ở nhiệt độ thấp (180oC) trong môi trường nước, không cần thiết phải làm khô khối như nhiệt phân truyền thống. Quá trình hoạt hóa HAC diễn ra ở 130oC trong 2 giờ, với một lượng nhỏ chất hóa học công nghiệp kali hydroxit (KOH), tỷ lệ 1:6,67 và dung dịch KOH có thể tái sử dụng. Khi kết hợp với nhiệt phân, KOH vẫn tiếp tục hoạt động vật liệu hóa học, tạo ra nhiều nhóm chứa oxy trên bề mặt, đóng vai trò quan trọng trong ứng dụng HAC làm xúc tác phân thủy cellulose thành glucose.

Kết quả nghiên cứu khả năng của HAC hoạt tính cho phản ứng thủy phân cellulose rơm thành glucose cho thấy, hiệu suất đường khử hay tỷ lệ phần trăm giữa đường khử thu được để với đường ban đầu đạt 82% và chọn lọc glucose đạt 64%, nghĩa là phản ứng có khả năng ưu tiên tạo ra glucose, thay vào đó là các sản phẩm phụ khác (như các loại, 5-HMF fructose hay axit Levulinic), ở điều kiện nhiệt độ 180oC, trong môi trường H2O với thời gian Phản ứng 2 giờ. HAC hoạt tính cũng có khả năng tái sinh sử dụng vượt trội, duy trì hiệu suất trên 50% sau năm chu kỳ tái sinh.

Quá trình điều chế HAC hoạt tính từ vỏ hạt cà phê là một hướng đi mới, cần tiếp tục được nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình và mở rộng quy mô, cung cấp lại giải pháp bền vững cho các vấn đề môi trường.

Nguồn: NASATI