Mỗi năm, thế giới thải ra hơn 10 triệu tấn vỏ đậu phộng, phần lớn bị bỏ đi hoặc chỉ được tái chế vào các mục đích giá trị thấp.

Tuy nhiên, nghiên cứu mới do các nhà khoa học tại Đại học New South Wales (Úc) dẫn đầu đã tìm ra cách biến loại phế phẩm này thành vật liệu carbon như graphene, mở ra hướng đi bền vững cho công nghệ vật liệu tiên tiến, theo trang Science Alert ngày 18-3.

Graphene, cấu tạo từ carbon, từ lâu được xem là "vật liệu kỳ diệu" nhờ độ bền vượt trội, trọng lượng siêu nhẹ và khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt xuất sắc.

Vật liệu này hứa hẹn cải thiện đáng kể các lĩnh vực như điện tử tiêu dùng, lưu trữ năng lượng và truyền tải dữ liệu. Tuy nhiên, chi phí sản xuất graphene hiện vẫn cao và khó mở rộng quy mô, khiến việc tìm kiếm nguồn thay thế rẻ hơn trở thành ưu tiên lớn.

Nhóm nghiên cứu đã tận dụng lignin, một loại polymer tự nhiên giàu carbon có trong vỏ đậu phộng, để tạo ra vật liệu carbon chất lượng cao.

Điểm then chốt của quy trình là kỹ thuật "gia nhiệt Joule tức thời" (FJH), trong đó vật liệu được nung lên trên 3.000°C chỉ trong vài mili giây bằng một xung điện cực mạnh. Nhiệt độ cực cao này giúp tái sắp xếp các nguyên tử carbon thành cấu trúc dạng graphene.

Nhóm cũng phải xử lý sơ bộ vỏ đậu trước khi áp dụng FJH. Quy trình xử lý vỏ đậu hiệu quả nhất là nung gián tiếp ở khoảng 500°C trong vài phút, sau đó gia nhiệt ở mức cao hơn để loại bỏ tạp chất và biến vỏ thành vật liệu than hóa (char) - dạng carbon dẫn điện tốt hơn.

Bước chuẩn bị này đóng vai trò quyết định trong việc giảm lỗi cấu trúc và nâng cao chất lượng graphene tạo ra.

Theo nhóm nghiên cứu, phương pháp mới không chỉ tiêu tốn ít năng lượng hơn so với các kỹ thuật truyền thống mà còn không cần sử dụng hóa chất độc hại, qua đó giảm tác động môi trường và chi phí sản xuất.

Dù vậy, sản phẩm hiện tại chủ yếu là graphene nhiều lớp xếp chồng. Cần thêm 3 - 4 năm để hoàn thiện quy trình ở quy mô cho mục đích thương mại.

Ngoài vỏ đậu phộng, các nhà khoa học cũng đang lên kế hoạch thử nghiệm với những loại sinh khối khác như bã cà phê hay vỏ chuối. Nếu thành công, công nghệ này có thể tận dụng nguồn rác hữu cơ khổng lồ để tạo ra vật liệu công nghệ cao.

Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Chemical Engineering Journal Advances.

Biến rác thải ngư cụ thành vật liệu tái chế

Một dự án nghiên cứu tại Trường đại học Nha Trang đã “hồi sinh” những tấm lưới cũ và rác thải từ việc đánh bắt bằng công nghệ tái chế, hướng đến phát triển kinh tế tuần hoàn và giảm áp lực rác thải nhựa đại dương.