| Kết quả chính của đề tài | - Đã thực hiện một quy trình hoàn chỉnh để tìm kiếm đánh giá và thử nghiệm sản xuất nhựa sinh học từ vi khuẩn và các composite sinh học có khả năng phân hủy sinh học sử dụng cốt sợi tự nhiên cellulose thu được từ các nguồn sinh khối rẻ tiền sẵn có ở Việt Nam. Các kết quả chính của đề tài như sau:
- Tiến hành đánh giá sơ bộ, tìm kiếm các nguồn phụ phế phẩm nông nghiệp rẻ tiền, sẵn có, hiện chưa được sử dụng hiệu quả để phân tích toàn diện thành phần hóa học, các tính chất cơ lý của vật liệu để qua đó tìm ra được các nguồn tiềm năng ứng dụng vào việc sản xuất cellulose/nanocellulose và các sản phẩm có giá trị khác.
- Xây dựng các quy trình tiền xử lý sơ bộ có thể linh hoạt áp dụng cho các đối tượng sinh khối với các đặc tính hóa học và tỉ lệ thành phần rất khác nhau, nhưng vẫn phải đáp ứng tốt nhất về mặt hiệu quả kinh tế và đảm bảo tính chất kỹ thuật của sản phẩm đầu ra.
- Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất cellulose/nanocellulose từ phụ phế phẩm nông nghiệp, làm chủ được công nghệ, đảm bảo tính khả thi khi triển khai ở quy mô lớn.
- Xây dựng quy trình chế tạo các composite sinh học trên cơ sở nền nhựa sinh học PHA và cốt sợi tự nhiên cellulose/nanocellulose bằng các phương pháp gia công ép đùn nóng chảy, định hướng áp dụng khả thi ở quy mô công nghiệp.
- Đã bước đầu nghiên cứu và đưa ra được công nghệ chế tạo composite cốt sợi tự nhiên với tỉ lệ cốt sợi lên tới 20%, sử dụng các loại chất độn an toàn và rẻ tiền như bột canxi cacbonat, chất hóa dẻo sinh học có tính an toàn cao acetylbutylcitrate(ATBC), nhựa composite thành phẩm có chi phí sản xuất thấp nhưng lại cải thiện tốt được các đặc tính cơ lý như độ cứng, độ bền va đập, tăng độ ổn định nhiệt, mở rộng khả năng gia công của vật liệu và đặc biệt là có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn.
- Đã thành công trong việc phân lập, tuyển chọn để tìm kiếm các vi sinh vật có khả năng tổng hợp nhựa sinh học từ các vùng rừng, nước ngập mặn và suối nước nóng ở Việt Nam. Các vi sinh vật có tiềm năng đã được nghiên cứu, đánh giá khả năng sinh tổng hợp nhựa và phân tích các đặc trưng hóa-lý của từng sản phẩm nhựa được tạo ra từ các chủng được lựa chọn.
- Trên cơ sở các chủng tiềm năng, chủng tốt nhất đã được lựa chọn trên các tiêu chí như khả sinh trưởng phát triển tốt, thích ứng với nhiều nguồn cơ chất khác nhau, có khả năng tích lũy nhựa cao đã đưa vào nghiên cứu sản xuất nhựa PHA ở quy mô 70L/mẻ.
- Đã xây dựng được quy trình sản xuất nhựa ở quy mô 70L đã được xây dựng hoàn chỉnh, thành một quy trình khép kín ở các bước:
- Sử dụng công nghệ enzyme để biến các phụ phẩm nông nghiệp thành các nguồn đường có giá trị, biến nguồn phụ phẩm của quá trình chế biến giết mổ, sản xuất đậu phụ thành nguồn cung cấp nitơ/cacbon cho quá trình sinh trưởng và tích lũy nhựa của các chủng vi khuẩn được lựa chọn.
- Nghiên cứu, tối ưu và lựa chọn được quy trình lên men, sinh tổng hợp nhựa hai giai đoạn để phù hợp với các điều kiện, tiêu chí là khối lượng sinh khối thu được lớn nhất, tỉ lệ nhựa tích lũy cao nhất, tối ưu hóa được lượng dinh dưỡng sử dụng, thời gian và chi phí vận hành cho toàn bộ quá trình.
- Hoàn thiện, tối ưu hóa các bước của quy trình tách chiết, thu hồi và tinh sạch các sản phẩm nhựa PHA thu hồi được từ sinh khối vi sinh vật đảm bảo linh hoạt áp dụng cho nhiều loại chủng vi sinh vật khác nhau, đáp ứng được các tiêu chí tỉ lệ thu hồi nhựa cao, hiệu suất tách chiết lớn, mức độ chi phí về hóa chất, nguyên vật liệu và thiết bị chấp nhận được về mặt kinh tế. Kết quả cho thấy tiềm năng nghiên cứu ứng dụng mở rộng ở quy mô lớn hơn.
- Đã xây dựng được quy trình đánh giá khả năng phân hủy sinh học của nhựa sinh học, qua đó ứng dụng để đánh giá các sản phẩm nhựa sinh học của đề tài.
Đào tạo: Hỗ trợ đào tạo 01 tiến sĩ ngành Công nghệ sinh học Sản phẩm của đề tài: - Túi nhựa phân hủy sinh học: 01 kg
- Vật liệu cellulose/nanocellulose độ tinh khiết 95%: 1kg
- Nhựa PHB từ sinh khối vi sinh vật: 300 g
- Composite nhựa PHB (dạng khay thành phẩm): 1.8kg
- Bộ dữ liệu đặc tính của vật liệu cellulose/lignocellulose: 01
- Bộ dữ liệu đặc tính vật liệu PHAs : 01
- Bộ dữ liệu đặc tính vật liệu PHB: 01
- Quy trình sản xuất PHAs/PHB bằng kỹ thuật lên men ở quy mô pilot 70 L/mẻ
- Quy trình tinh chế cellulose/ lignocellulose từ nguồn nguyên liệu thô
- Quy trình đánh giá khả năng phân hủy sinh học của nhựa sinh học ở Việt Nam
- Bộ chủng giống vi sinh vật tích lũy PHAs/PHB cao: 04 chủng
Bài báo quốc tế
Tuyet Phung Thi Anh, Toan Viet Nguyen, Phuong Thi Hoang, Phuong Vu Thi, Thoa Nguyen Kim , Quyen Nguyen Van, Chien Nguyen Van and Yen Dao Hai. Dragon Fruit Foliage: An Agricultural Cellulosic Source to Extract Cellulose Nanomaterials. Molecules, 2021, 26,7701. https://doi.org/10.3390/molecules26247701
Hoang Thi Phuong, Nguyen Kim Thoa, Phung Thi Anh Tuyet, Quyen Nguyen Van and Yen Dao Hai, Cellulose Nanomaterials as a Future, Sustainable and Renewable Material. Crystals, 2022,12,106. https://doi.org/10.3390/cryst12010106
Bài báo trong nước
Kim Thoa Nguyen, Thi Hong Nhung Lai, Thi Da Nguyen, Thi Huyen La, Hai Yen Dao, Polyhydroxybutyrate Accumulation of Bacillus sp. Strains usung waterhyacinth hydrolysate as carbon source. Academia Journal of Biology, ISSN 2615-9023. 2022, 44, 3.
Nguyen Kim Thoa, Phung Thi Anh Tuyet, Nguyen Viet Toan, Quan Cam Thuy, Dao Hai Yen, Isolation and characterization of nanocellulose from waterhyacinth. Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học 2022, tập 27, số 1.
Quản Cẩm Thúy, Nguyễn Viết Toan, Phùng Thị Ánh Tuyết, Đào Hải Yến. Tối ưu quy trình tinh sạch cellulose từ thân chuối, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học 2022, tập 27, số 2. |
