Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu chế tạo xenlulo và một số sản phẩm có giá trị từ rơm rạ và thân ngô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI<br /> <br /> THÁI ĐÌNH CƯỜNG<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO XENLULO VÀ MỘT SỐ SẢN PHẨM<br /> CÓ GIÁ TRỊ TỪ RƠM RẠ VÀ THÂN NGÔ<br /> <br /> Chuyên ngành: Vật liệu cao phân tử và tổ hợp<br /> Mã số: 62440125<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ<br /> KỸ THUẬT HÓA HỌC<br /> <br /> Hà Nội – 2017<br /> 1<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại:<br /> Trường Đại học Bách khoa Hà Nội<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> 1. PGS.TS. Lê Quang Diễn<br /> 2. PGS.TS. Doãn Thái Hòa<br /> 3.<br /> Phản biện 1:<br /> Phản biện 2:<br /> Phản biện 3:<br /> <br /> Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ<br /> cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội<br /> <br /> Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:<br /> 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội<br /> 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> <br /> 2<br /> <br /> A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN<br /> Sinh khối lignoxenlulo, bao gồm gỗ hay các loại thực vật phi<br /> gỗ chứa xơ sợi, trong đó tiềm năng là phế phụ phẩm cây nông nghiệp,<br /> là nguồn nguyên liệu tái sinh, đa dạng và có tính chất phù hợp làm<br /> nguyên liệu sản xuất nhiều sản phẩm có giá trị, những hóa chất, vật<br /> liệu thiết yếu cho con người trong tương lai thay thế nguồn nguyên<br /> liệu hóa thạch. Sản xuất vật liệu và hóa chất “xanh” từ nguồn nguyên<br /> liệu lignoxenlulo, là một trong những hướng nghiên cứu và phát triển<br /> công nghệ trọng tâm trên thế giới.<br /> Nước ta là nước nông nghiệp, các loại cây nông nghiệp rất đa<br /> dạng. Hàng năm sau thu hoạch tạo thành một lượng phế phụ phẩm<br /> chứa xenlulo vô cùng lớn, như rơm rạ, thân ngô, bã mía, ước đạt hàng<br /> chục triệu tấn, có thể thu gom và tận dụng. Mặc dù vậy, hiện nay các<br /> dạng nguyên liệu này vẫn chưa được sử dụng hiệu quả, do chất lượng<br /> không đồng đều, vấn đề thu gom, tồn trữ gặp khó khăn và cơ bản nhất<br /> là chưa có công nghệ chế biến phù hợp đáp ứng hiệu quả kinh tế và<br /> môi trường nhất định.<br /> Trên thực tế, cũng như ở nhiều quốc gia khác, chỉ một phần nhỏ<br /> các dạng phế phụ phẩm này được tận dụng là chất đốt sinh hoạt, phân<br /> bón hữu cơ,… còn lại bị vứt bỏ và phương thức xử lý chủ yếu là đốt,<br /> gây lãng phí và không ít vấn đề về bảo vệ môi trường và sức khỏe<br /> cộng đồng, nhất là đối với các vùng gần đô thị hoặc khu dân cư có mật<br /> độ cao. Nguyên do chủ yếu là với sản lượng lớn và nhu cầu đời sống<br /> ngày càng cao, người nông dân ngày càng ít sử dụng phế thải nông<br /> nghiệp làm chất đốt mà thay vào đó là các loại chất đốt khác như than<br /> đá, khí đốt.<br /> Trên thế giới và trong nước cũng đã có nhiều nghiên cứu sử<br /> dụng rơm rạ và thân ngô để chế tạo vật liệu xơ sợi, vật liệu compozit,<br /> nhiên liệu sinh học, …, nhưng hướng nghiên cứu chế tổng hợp, để tận<br /> dụng toàn bộ sinh khối hay chế biến sâu để tạo ra sản phẩm đa dạng<br /> và nâng cao giá trị sản phẩm, vẫn chưa được chú trọng. Bên cạnh đó,<br /> ngay hiện nay và trong tương lại gần, đã có nhu cầu lớn về các sản<br /> 1<br /> <br /> phẩm có thể sản xuất từ dạng phế phụ phẩm nông nghiệp này, như bột<br /> xenlulo, dioxit silic, các sản phẩm tự nhiên, chất hấp phụ, vật liêu<br /> nano,… Vì vậy nghiên cứu tập định hướng tận dụng toàn bộ sinh khối,<br /> hay chế biến tích hợp các công đoạn để đưa ra công nghệ khả thi, tạo<br /> cơ sở để phát triển công nghệ chế tạo sản phẩm, là bức thiết, có ý nghĩa<br /> khoa học và thực tiễn.<br /> Việc nghiên cứu một cách hệ thống và chi tiết, từ đó xây dựng<br /> được các phương pháp chế tạo các sản phẩm đa dạng từ hai dạng vật<br /> liệu lignoxenlulo tiềm năng và dễ tiếp cận, sẽ làm nền tảng cho phát<br /> triển công nghệ khả thi chế biến vật liệu lignoxenlulo thành các sản<br /> phẩm hữu ích, đáp ứng nhu cầu trong nước là vấn đề bức thiết. Giải<br /> quyết vấn đề này không những sẽ mang lại lợi ích kinh tế, tăng giá trị<br /> sản xuất nông nghiệp, mà còn góp phần bảo vệ môi trường, sức khỏe<br /> cộng đồng.<br /> Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án<br /> Mục tiêu của Luận án:<br /> - Góp phần bổ sung cơ sở khoa học và công nghệ chế tạo xenlulo<br /> và các sản phẩm hữu ích từ rơm rạ và thân ngô, làm cơ sở xây dựng<br /> và phát triển công nghệ chế biến tích hợp toàn bộ sinh khối của các<br /> dạng phế phụ phẩm nông nghiệp tiềm năng của Việt Nam.<br /> - Đưa ra được phương pháp khả thi phân tách các hợp chất vô<br /> cơ và hữu cơ của rơm rạ và thân ngô, để chế biến thành các sản phẩm<br /> có tính năng sử dụng nâng cao.<br /> Đối tượng cho nghiên cứu là rơm rạ giống Q5 và thân cây ngô<br /> NK7328 thu gom tại xã Dân lực, huyện Triệu Sơn, Thanh Hóa.<br /> Phương pháp nghiên cứu<br /> Tính chất của rơm rạ và thân ngô được phân tích bằng các<br /> phương pháp tiêu chuẩn hóa TAPPI, các phương pháp phân tích hóa<br /> lý học;<br /> Rơm rạ và thân ngô được xử lý bằng các tác nhân khác nhau<br /> (dung môi hữu cơ, dung dịch NaOH, axit sunfuric, hydropeoxit bổ<br /> sung xúc tác) để tách riêng các thành phần của nguyên liệu, thu hồi<br /> 2<br /> <br /> các chất trích ly, dioxit silic, đường C5 và xenlulo. Xenlulo được tẩy<br /> trắng bằng dioxit clo và hydropeoxit, tinh chế bằng kiềm. Từ xenlulo<br /> đã chế tạo microxenlulo bằng phương pháp thủy phân, chế tạo<br /> nanoxenlulo bằng phương pháp xử lý với dung dịch hydropeoxit trong<br /> môi trường axit. Sơ đồ chuyển hóa tích hợp rơm rạ và thân ngô được<br /> trình bày trên hình dưới đây.<br /> <br /> Tính chất của sản phẩm được phân tích bằng các phương pháp<br /> thực nghiệm trong lĩnh vực hóa học gỗ, hóa học và công nghệ sản xuất<br /> bột giấy, công nghệ xenlulo; các phương pháp phân tích công cụ, GSMS, HPLC, SEM, XRD, EDX, ..., sử dụng thiết bị phân tích hiện đại.<br /> Phạm vi và nội dung nghiên cứu của luận án<br /> Luận án bao gồm 03 nội dung nghiên cứu chính:<br /> - Nghiên cứu tiền xử lý rơm rạ và thân ngô bằng etanol để thu<br /> các chất trích ly;<br /> - Nghiên cứu xây dựng 03 phương pháp chuyển hóa tích hợp<br /> rơm rạ và thân ngô, thành xenlulo, dioxit silic và đường C5, sử dụng<br /> các tác nhân/hệ tác nhân khác nhau;<br /> - Nghiên cứu chế tạo microxenlulo và nanoxenlulo từ xenlulo<br /> của rơm rạ.<br /> 3<br /> <br />