Ảnh minh họa: AI

Hạt mít chứa khoảng 70% tinh bột nhưng thường được xem là phụ phẩm. Từ nguồn nguyên liệu này, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã phối hợp với Viện Nghiên cứu các vấn đề Hóa lý, Đại học Quốc gia Belarus, nghiên cứu chế tạo vật liệu phục vụ nông nghiệp và xử lý môi trường.

Nghiên cứu do PGS.TS Nguyễn Thanh Tùng, Phó Trưởng phòng Tổng hợp hữu cơ, Viện Hóa học, làm chủ nhiệm phía Việt Nam và PGS.TS Grinyuk Evgeni, Viện trưởng Viện Nghiên cứu các vấn đề Hóa lý, chủ trì phía Belarus.

Chế tạo polyme siêu hấp thụ từ tinh bột hạt mít

Nhóm nghiên cứu đã kết hợp tinh bột hạt mít với axit acrylic (AA) và acrylamide (AM) để chế tạo polyme siêu hấp thụ (SAP). Vật liệu có khả năng hút và giữ lượng nước lớn, qua đó có tiềm năng duy trì độ ẩm đất và hỗ trợ cây trồng.

Nhóm đã thử nghiệm hai phương pháp tổng hợp gồm phương pháp truyền thống và trùng hợp frontal. Với phương pháp frontal, phản ứng được khởi phát tại một vùng rồi lan truyền qua hỗn hợp nguyên liệu. Các mẫu chế tạo theo phương pháp này có thời gian phản ứng ngắn hơn, độ chuyển hóa cao hơn và khả năng hấp thụ nước tốt hơn.

Ở điều kiện tối ưu với 1% chất khơi mào PPS và nhiệt độ nguồn nhiệt 120 độ C, vùng phản ứng đạt khoảng 126 độ C, lan truyền với tốc độ 0,86 cm/phút. Độ chuyển hóa đạt 96,4%.

Nhóm cũng sử dụng các phương pháp phân tích để xác định cấu trúc, đặc tính và hình thái vật liệu, làm cơ sở đánh giá khả năng ứng dụng.

Thử nghiệm trên đất nhiễm chì, kẽm

Để đánh giá khả năng ứng dụng trong xử lý đất ô nhiễm, nhóm bổ sung SAP vào đất nhiễm chì và kẽm tại Thái Nguyên, đồng thời trồng cây sơn cúc ba thùy (Sphagneticola trilobata (L.) Pruski).

Kết quả cho thấy với mức bổ sung 0,6-0,8 g SAP/kg đất, sinh khối thân và lá của cây tăng đáng kể so với nhóm đối chứng. Hàm lượng chì và kẽm tích lũy trong cây cũng tăng theo thời gian trồng và lượng SAP bổ sung. Mức 0,8 g SAP/kg đất cho khả năng tích lũy cao nhất. Hai kim loại tập trung nhiều nhất ở rễ.

Sau 90 ngày, hàm lượng chì và kẽm trong đất giảm đáng kể khi kết hợp SAP với cây sơn cúc ba thùy. Hiệu quả cao nhất được ghi nhận ở mức bổ sung 0,8 g SAP/kg đất.

Nhóm nghiên cứu cũng ghi nhận một số thay đổi về hoạt tính sinh học của cây. Ở mức 0,8 g SAP/kg đất, hoạt tính chống oxy hóa đạt cao nhất, với chỉ số IC₅₀ là 238,58 µg/mL. Vùng ức chế vi khuẩn đạt 21,13 mm.

Các kết quả này cho thấy vật liệu có tiềm năng hỗ trợ cây sinh trưởng và tăng khả năng hấp thu chì, kẽm trong điều kiện đất ô nhiễm. Tuy nhiên, các chỉ số sinh học và hiệu quả xử lý vẫn cần được nghiên cứu thêm để làm rõ cơ chế và điều kiện ứng dụng.

Hướng tới ứng dụng trong nông nghiệp và môi trường

Nghiên cứu là kết quả hợp tác giữa Việt Nam và Belarus, kết hợp kinh nghiệm biến tính tinh bột, chế tạo vật liệu hấp thụ nước của phía Việt Nam với thế mạnh về trùng hợp frontal của phía Belarus. Hai bên đã trao đổi về cơ chế phản ứng, yêu cầu kỹ thuật và quy trình chế tạo SAP từ tinh bột hạt mít ở quy mô phòng thí nghiệm.

Nhóm nghiên cứu đã công bố hai bài báo trên các tạp chí thuộc danh mục SCIE. Một công trình đăng trên Materials Research Express tập trung vào chế tạo vật liệu bằng phương pháp trùng hợp frontal. Công trình trên ChemistrySelect đánh giá việc kết hợp vật liệu với cây trồng để hỗ trợ xử lý kim loại nặng.

Từ kết quả trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm trên đất nhiễm chì, kẽm, nhóm sẽ tiếp tục hoàn thiện vật liệu, đánh giá hiệu quả và xác định điều kiện sử dụng trước khi hướng tới ứng dụng thực tế trong nông nghiệp và xử lý môi trường.