Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Biến côn trùng thành nhiên liệu sinh học (03/12/2015)

“Có những hôm làm thí nghiệm ở phòng mà em quên mất cả thời gian. Đến khi cô quản lý vào nhắc em mới biết là trời sắp tối", Ngọc Diệp, sinh viên trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh kể về những ngày tháng làm nghiên cứu của mình.

Sử dụng côn trùng trong chăn nuôi và xử lý rác thải

Ngọc Diệp cho biết, Biodiesel là một nguồn năng lượng thay thế đầy tiềm năng cho diesel dầu mỏ trong bối cảnh khủng hoảng năng lượng toàn cầu. Tuy nhiên, giá thành biodiesel không hề rẻ. Để giảm chi phí sản xuất, các nguồn nguyên liệu giá rẻ được quan tâm và tìm kiếm nhiều hơn. Côn trùng là một trong những nguồn nguyên liệu đầy hứa hẹn với số lượng dồi dào và chủng loại phong phú nhất trên thế giới.

Dầu ZMLO trước và sau khi phản ứng ester hóa. Dầu thô thu nhận được từ ấu trùng Z.morio (hình trái), dầu sau khi phản ứng ester hóa (hình phải). Ảnh: Nhân vật cung cấp.

Kỹ thuật chuyển hóa biodiesel từ sinh khối côn trùng mới có 2 lợi ích: không cạnh tranh thực phẩm và đất nông nghiệp, góp phần xử lý môi trường thông qua việc chuyển đổi chất dinh dưỡng trong phụ phẩm nông nghiệp thành sinh khối. 

“Trong nghiên cứu này, ấu trùng sâu superworm Zophobas morio (Z.morio) và ấu trùng ruồi lính đen được đánh giá khả năng chuyển hóa thành biodiesel. Ngoài ra, sinh khối côn trùng thu được từ mô hình rác thải hữu cơ, vừa có ý nghĩa về mặt xử lý môi trường, vừa có ý nghĩa về mặt năng lượng” - Đào Thị Ngọc Diệp cho biết.

Tiến hành thí nghiệm, Diệp thu sinh khối tươi, sau đó rửa sạch, sấy khô, để nguội trong bình hút ẩm, nghiền nhỏ. Sinh khối khô ấu trùng được gói trong giấy lọc và ngâm trong dung môi petroleum ether 48 giờ ở nhiệt độ phòng. Dầu thô được sấy qua đêm để loại hoàn toàn dung môi và nước. 

Sinh khối ấu trùng Z. morio trong nghiên cứu này có lượng lipid tổng số khá cao đạt 46% và sinh khối ấu trùng ruồi lính đen có hàm lượng lipid tổng số đạt 11 - 17%.

Kết quả nghiên cứu chuyển hóa biodiesel từ dầu ấu trùng ruồi lính đen, Z. morio được thí nghiệm bằng phương pháp phản ứng ester hóa xúc tác acid và phản ứng transester hóa xúc tác kiềm. Chất lượng biodiesel sản phẩm được đánh giá thông qua thành phần methyl ester.

Hàm lượng methyl ester trong sản phẩm đa dạng, có thể phối trộn để có loại nhiên liệu mong muốn để cho ra biodiesel có độ nhớt và nhiệt trị phù hợp với động cơ diesel hiện tại. Sản phẩm biodiesel có tính ổn định oxy hóa tương đối cao, tăng độ an toàn, giảm khó khăn trong vấn đề lưu trữ.

Trong quá trình thực hiện thí nghiệm Diệp đã thất bại không ít lần do phản ứng bị hỏng và phải làm lại rất nhiều lần. Lượng mẫu trong quá trình làm phản ứng thất bại cũng “ngốn” của Diệp số tiền không nhỏ vì phải mua lượng mẫu bổ sung, cấp tốc hoàn thành kịp tiến độ công trình.

“Có những hôm làm thí nghiệm ở phòng mà em quên mất cả thời gian. Đến khi cô quản lý vào nhắc em mới biết là trời sắp tối. Vậy là em phải năn nỉ cô cho thêm 2 tiếng nữa để xong các phản ứng” - Diệp kể.

Ngọc Diệp cho biết thêm, thời gian tới sẽ tiếp tục thử nghiệm nghiên cứu ở quy mô công nghiệp, sử dụng nhiều loại ấu trùng côn trùng khác và nghiên cứu mô hình xử lý rác thải hữu cơ bằng ấu trùng côn trùng.

Đề tài “Đánh giá khả năng chuyển hóa biodiesel từ sinh khối côn trùng” của nhóm tác giả Đào Thị Ngọc Diệp, bộ môn Công nghệ Sinh học. trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh đã giành giải nhất tại cuộc thi Ý tưởng sáng tạo do Trung tâm phát triển khoa học công nghệ trẻ TP. Hồ Chí Minh tổ chức năm 2015.

Nguồn: Tạp chí Khám phá điện tử, 11/2015