Giải pháp mới giảm rác thải nhựa từ nguồn phụ phẩm lá cây

Tận dụng lá cây rụng để tạo vật liệu sinh học

Trong bối cảnh ô nhiễm nhựa đang trở thành thách thức môi trường toàn cầu, việc tìm kiếm những vật liệu thay thế có khả năng phân hủy tự nhiên ngày càng được quan tâm. Đáng chú ý, một hướng nghiên cứu mới của nhà khoa học trẻ người Việt tại Hàn Quốc đã tận dụng nguồn lá cây rụng để phát triển vật liệu phục vụ sản xuất nông nghiệp.

Tác giả của nghiên cứu là Ninh Phạm Thành Trung, 28 tuổi, hiện là nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Viện Khoa học và Công nghệ tiên tiến Hàn Quốc (KAIST). Anh tập trung nghiên cứu vật liệu nhựa theo định hướng kinh tế tuần hoàn, đồng thời chú trọng hạn chế sử dụng hóa chất độc hại trong quá trình chế tạo.

Ý tưởng bắt đầu từ việc quan sát lượng lớn lá cây rụng vào mùa thu tại Hàn Quốc. Thay vì chỉ được thu gom và xử lý như rác thải thông thường, nguồn phụ phẩm hữu cơ này được Thành Trung nhìn nhận như một nguyên liệu tiềm năng để tạo ra sản phẩm có ích.

Loại lá được sử dụng chủ yếu là Platanus occidentalis, một loài cây phổ biến tại Hàn Quốc. Sau khi thu gom, lá được làm sạch, nghiền thành bột và xử lý nhằm tách sợi cellulose, đồng thời loại bỏ các thành phần tạp chất.

Ban đầu, nhóm nghiên cứu hướng tới sản xuất nhựa màu trắng phục vụ đóng gói. Tuy nhiên, quá trình tẩy màu đòi hỏi sử dụng thêm hóa chất, không phù hợp với định hướng phát triển vật liệu thân thiện môi trường. Vì vậy, Thành Trung chuyển sang sử dụng dung môi sinh học có khả năng phân hủy, chấp nhận giữ lại màu nâu tự nhiên của lá khô và tìm kiếm hướng ứng dụng khác.

Từ quá trình thử nghiệm, nhóm nhận thấy vật liệu này có tiềm năng phát triển thành màng phủ sử dụng trong nông nghiệp.

Màng phủ tự phân hủy sau 3-6 tháng

Màng phủ nhựa hiện được sử dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp nhờ khả năng duy trì độ ẩm đất, hạn chế cỏ dại và giảm nhu cầu tưới nước. Tuy nhiên, phần lớn sản phẩm truyền thống có nguồn gốc từ dầu mỏ, khó tái chế và thường bị thải bỏ sau mỗi mùa vụ.

Khi không được thu gom, xử lý đúng cách, các mảnh màng nhựa có thể tồn lưu trong đất, dần phân rã thành những hạt vi nhựa. Đây là nguy cơ đáng quan tâm bởi vi nhựa có khả năng tích tụ trong môi trường đất, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và đặt ra những thách thức đối với hoạt động sản xuất nông nghiệp lâu dài.

Xuất phát từ thực tế đó, Thành Trung cùng nhóm nghiên cứu đã điều chỉnh thành phần vật liệu, bổ sung các phụ gia an toàn nhằm cải thiện độ dẻo và khả năng ứng dụng.

Kết quả là nhóm chế tạo được loại màng phủ nông nghiệp có khả năng tự phân hủy trong khoảng 3-6 tháng. Vật liệu cũng có khả năng chống tia cực tím (UV), đồng thời hỗ trợ cải thiện hiệu suất canh tác.

Điểm đáng chú ý của hướng nghiên cứu này nằm ở việc kết hợp hai mục tiêu môi trường: tận dụng nguồn phụ phẩm hữu cơ chưa được khai thác hiệu quả và phát triển vật liệu có khả năng thay thế một phần màng phủ nhựa truyền thống.

Giáo sư Myung Jaewook, người hướng dẫn nghiên cứu, đánh giá cao tiềm năng ứng dụng của công trình. Ông cho rằng: "Nghiên cứu cho thấy vật liệu bền vững không nhất thiết phải được tạo ra bằng những quy trình phức tạp hay sử dụng hóa chất độc hại, nhưng vẫn có thể đạt hiệu suất cao".

Theo giáo sư, cách tiếp cận này có thể góp phần giảm ô nhiễm nhựa trong nông nghiệp, đồng thời tạo thêm giá trị từ nguồn chất thải hữu cơ vốn chưa được tận dụng.

Sau hai năm nghiên cứu và phát triển, công trình đã được công bố trên tạp chí khoa học Green Chemistry thuộc Hội Hóa học Hoàng gia Anh. Trong nhóm 5 thành viên tham gia, Thành Trung giữ vai trò tác giả chính. Nhóm nghiên cứu hiện tiếp tục thử nghiệm nhằm hướng tới khả năng sản xuất vật liệu ở quy mô lớn hơn.

Mở rộng hướng tiếp cận kinh tế tuần hoàn trong nghiên cứu vật liệu

Không chỉ dừng lại ở việc tận dụng lá cây rụng, công trình còn cho thấy tiềm năng của việc khai thác các nguồn phụ phẩm tự nhiên để phát triển vật liệu mới, giảm phụ thuộc vào nguyên liệu hóa thạch.

Thay vì xem những chiếc lá khô sau mỗi mùa cây thay lá là chất thải cần loại bỏ, nghiên cứu đã tìm cách chuyển hóa chúng thành nguyên liệu đầu vào cho một sản phẩm có giá trị sử dụng. Đây là cách tiếp cận phù hợp với nguyên tắc kinh tế tuần hoàn, trong đó chất thải của một quá trình có thể trở thành nguồn tài nguyên cho quá trình sản xuất khác.

Hướng nghiên cứu này cũng gắn với hành trình theo đuổi lĩnh vực môi trường của Thành Trung. Năm 2016, anh lựa chọn ngành Công nghệ kỹ thuật môi trường tại Trường Đại học Công nghệ Kỹ thuật TP HCM. Đề tài tốt nghiệp của anh tập trung nghiên cứu khả năng sử dụng bã đậu phụ để hấp phụ dư lượng thuốc kháng sinh trong nước, đạt 9,5/10 điểm và giúp anh tốt nghiệp thủ khoa đầu ra của ngành.

Sau khi hoàn thành chương trình thạc sĩ vào tháng 8/2025, Thành Trung tiếp tục theo đuổi con đường nghiên cứu tiến sĩ tại KAIST, hướng tới lĩnh vực phát triển vật liệu nhựa bền vững.

Dù đạt được kết quả bước đầu đáng chú ý, việc đưa vật liệu mới vào sản xuất và ứng dụng rộng rãi vẫn cần thêm thời gian thử nghiệm, đánh giá về hiệu quả, chi phí và khả năng đáp ứng các điều kiện canh tác thực tế.

Nếu được hoàn thiện và thương mại hóa thành công, công nghệ này có thể bổ sung một lựa chọn vật liệu thân thiện môi trường cho ngành nông nghiệp, đồng thời góp phần giảm lượng phụ phẩm hữu cơ bị lãng phí.

Từ những chiếc lá rụng tưởng chừng vô giá trị đến vật liệu phục vụ sản xuất, nghiên cứu của nhà khoa học trẻ người Việt cho thấy tiềm năng của khoa học công nghệ trong việc giải quyết các vấn đề môi trường từ những nguồn tài nguyên gần gũi. Đây cũng là hướng tiếp cận đáng chú ý trong nỗ lực giảm rác thải nhựa, thúc đẩy sản xuất xanh và phát triển kinh tế tuần hoàn.

Lệnh cấm nhựa dùng một lần: Vì sao chính sách chưa giải quyết được tận gốc ô nhiễm?