Cử nhân Phạm Thanh Hoa trong phòng thí nghiệm khi theo đuổi nghiên cứu về vật liệu và năng lượng bền vững. Ảnh: Báo Lâm Đồng.

Vỏ trấu trong nghiên cứu của Cử nhân Phạm Thanh Hoa không được đưa nguyên dạng vào một thiết bị lọc nước. Cellulose tách từ loại phụ phẩm nông nghiệp này được chuyển thành cellulose acetate, phối hợp với polyvinyl alcohol và tiếp tục biến tính để tạo màng trao đổi ion dùng cho công nghệ khử mặn bằng điện.

Công trình đăng trên tạp chí Desalination, tập 620, ngày 15/2/2026, đặt tên Phạm Thanh Hoa ở vị trí đầu danh sách sáu tác giả. Quan trọng hơn thứ tự tên, bài báo ghi rõ Hoa và một đồng tác giả đóng góp ngang nhau; phần việc của cô gồm xây dựng ý tưởng, phương pháp, thực nghiệm, phân tích chính thức và viết bản thảo ban đầu. Vì vậy, có cơ sở để xác định vai trò nghiên cứu trực tiếp của cô, nhưng không quy toàn bộ kết quả cho một cá nhân.

Cuối tháng 12/2025, Khoa Khoa học và Công nghệ Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM giới thiệu Phạm Thanh Hoa là tân cử nhân, thủ khoa chuyên ngành Vật liệu Polymer và Composite khóa 2021. Báo Lâm Đồng cho biết cô sinh năm 2003 và đã dành hơn hai năm làm việc trong phòng thí nghiệm trước khi tốt nghiệp.

Vỏ trấu đi vào phần khó của hệ khử mặn

Khử ion điện dung bằng màng, thường viết tắt là MCDI, hoạt động bằng cách cho nước chứa muối đi qua khoảng giữa hai điện cực mang điện tích trái dấu. Các ion dương và âm bị hút về những điện cực tương ứng; màng trao đổi ion được bổ sung nhằm kiểm soát dòng ion tốt hơn và giảm hiện tượng ion cùng dấu bị đẩy ngược ra ngoài, qua đó hỗ trợ quá trình hấp phụ và tái sinh điện cực.

Một điểm nghẽn nằm ở chính vật liệu làm màng. Bài báo trên Desalination nhận định các màng trao đổi ion truyền thống thường dựa vào polymer fluor hóa, có những hạn chế về chế tạo và chi phí. Nhóm nghiên cứu vì thế thử hệ màng PVA/cellulose acetate có nguồn cellulose được chiết xuất từ vỏ trấu, rồi so sánh hai cách cải thiện tính năng: biến tính hóa học bằng phosphoryl hóa và pha trộn vật lý với graphene oxide.

Các phép đo cho thấy vật liệu đạt độ dẫn 12,03 mS/cm, độ hút nước 120% và ổn định điện hóa tới 1,2 V. Trong thử nghiệm MCDI, màng trao đổi cation được phosphoryl hóa đạt khả năng hấp phụ muối 12,52 mg/g ở chu kỳ đầu; biến thể bổ sung graphene oxide còn giữ hơn 85% hiệu năng ban đầu sau 20 chu kỳ. Đây là kết quả ở quy mô nghiên cứu, chưa phải thông số của một hệ thống khử mặn thương mại.

Việc lấy cellulose từ nguồn nguyên liệu vốn có thể bị bỏ đi cũng đang xuất hiện ở nhiều hướng vật liệu khác. Chẳng hạn, cellulose từ phụ phẩm nông nghiệp đã được khảo sát để tạo các màng mỏng sinh học, nhưng tính năng cuối cùng phụ thuộc rất mạnh vào cách biến tính và mục đích sử dụng.

Cử nhân Phạm Thanh Hoa nhận Giải thưởng Nữ sinh Khoa học Công nghệ Việt Nam năm 2025. Ảnh: Khoa Khoa học và Công nghệ Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM.

Một đường nghiên cứu nối năng lượng với xử lý nước

Công trình khử mặn năm 2026 không phải lần đầu Phạm Thanh Hoa làm việc với cellulose từ vỏ trấu. Một năm trước, cô đứng thứ hai trong danh sách tác giả bài báo Cellulose-Based Proton Exchange Membrane Derived from an Agricultural Byproduct, đăng trên ACS Applied Polymer Materials. Nghiên cứu đó chiết cellulose từ vỏ trấu, biến tính để tạo màng trao đổi proton hướng tới các hệ pin nhiên liệu.

Màng trong nghiên cứu năm 2025 đạt độ dẫn proton từ 1,79 đến 2,98 mS/cm; mẫu tối ưu có môđun đàn hồi ở trạng thái khô 2.337 MPa và ổn định nhiệt tới 250°C. Những chỉ số này được nhóm dùng để đánh giá khả năng của vật liệu trong các ứng dụng điện hóa, chứ không đồng nghĩa một màng pin nhiên liệu thương mại đã được hình thành.

Hai bài báo vì vậy cho thấy một sự dịch chuyển thú vị hơn câu chuyện “tận dụng vỏ trấu”. Cùng một nguồn cellulose, công trình năm 2025 hướng vào màng trao đổi proton cho chuyển đổi năng lượng, còn công trình 2026 đưa cellulose acetate vào màng trao đổi cation cho xử lý nước. Phần tri thức tích lũy nằm ở cách kiểm soát khả năng dẫn ion, hút nước, độ ổn định và cấu trúc của vật liệu.

Ở Việt Nam, vật liệu màng có nguồn gốc sinh học cũng đang được phát triển từ những nguồn nguyên liệu khác như tinh bột sắn. Tuy cùng xuất phát từ mong muốn giảm phụ thuộc vào polymer nguồn hóa thạch, màng bao bì phân hủy sinh học và màng dẫn ion cho thiết bị điện hóa là hai bài toán kỹ thuật khác nhau, không thể đánh đồng chỉ vì cùng mang nhãn “vật liệu xanh”.

PGS.TS. Hoàng Thị Đông Quỳ, Trưởng Bộ môn Vật liệu Polymer và Composite, đứng bên trái Cử nhân Phạm Thanh Hoa tại lễ trao giải năm 2025. Ảnh: Khoa Khoa học và Công nghệ Vật liệu, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG-HCM.

Người hướng dẫn Phạm Thanh Hoa trong giai đoạn sinh viên là PGS.TS. Hoàng Thị Đông Quỳ, Trưởng Bộ môn Vật liệu Polymer và Composite, Khoa Khoa học và Công nghệ Vật liệu. Hồ sơ tác giả của công trình năm 2026 ghi PGS.TS. Hoàng Thị Đông Quỳ phụ trách giám sát, quản lý dự án, dữ liệu, kinh phí và tham gia chỉnh sửa bản thảo. Ở bài báo năm 2025, bà cũng là tác giả liên hệ. Những thông tin này cho thấy rõ kết quả của Hoa được hình thành bên trong một nhóm nghiên cứu có sự phân công chuyên môn, thay vì một câu chuyện phát minh cá nhân.

Hai mươi chu kỳ vẫn còn cách xa tuổi thọ công nghiệp

Con số hơn 85% hiệu năng sau 20 chu kỳ là tín hiệu đáng quan tâm, nhưng cũng chính là điểm cần đọc thận trọng. Hai mươi chu kỳ cho phép nhóm so sánh độ ổn định giữa các cấu hình màng trong thí nghiệm; nó chưa đủ để suy ra vật liệu sẽ giữ hiệu suất trong thời gian dài ở một hệ thống khử mặn vận hành liên tục.

Nếu hướng này tiếp tục đi tới ứng dụng, các câu hỏi tiếp theo sẽ khó hơn: hiệu năng thay đổi ra sao sau số chu kỳ lớn hơn, vật liệu phản ứng thế nào với thành phần nước thực phức tạp, hiện tượng bám bẩn và trương nở ảnh hưởng thế nào tới màng, quy trình chế tạo có lặp lại ổn định khi tăng quy mô hay không, và tổng chi phí vận hành có đủ cạnh tranh. Đây là khoảng cách kỹ thuật cần được kiểm chứng, không thể được thay bằng cụm từ “có tiềm năng”.

Khoảng cách ấy cũng có thể nhìn thấy ở những công nghệ màng xử lý nước khác. Một nghiên cứu trong nước về màng lọc vật liệu ưa nước để xử lý nước thải đã phải đặt đồng thời bài toán hiệu suất, độ bền và khả năng triển khai, thay vì chỉ dừng ở một chỉ số vật liệu tốt trong phòng thí nghiệm.

Với Phạm Thanh Hoa, điểm đáng theo dõi không chỉ là một giải thưởng khi còn sinh viên. Dữ liệu học thuật cho thấy cô đã đi từ vị trí đồng tác giả trong công trình màng proton năm 2025 đến đứng đầu danh sách tác giả và được ghi nhận đóng góp ngang nhau trong công trình Desalination năm 2026, với phần việc trải từ ý tưởng, phương pháp đến thực nghiệm và phân tích.

Nhưng với một cử nhân sinh năm 2003, hồ sơ ấy vẫn mới ở giai đoạn đầu. Phần khó hơn bắt đầu sau bài báo: liệu vật liệu từ vỏ trấu có tiếp tục giữ được ưu thế khi thời gian thử nghiệm dài hơn, nguồn nước phức tạp hơn và quy mô lớn hơn hay không. Chính những bước kiểm chứng tiếp theo, thay vì số lượng danh hiệu, sẽ quyết định độ bền của một con đường nghiên cứu trẻ.