Sáng kiến Xanh của sinh viên Bách khoa chinh phục lãnh đạo tập đoàn hóa chất tỷ đô

Một ngày đầu tháng 4, không khí sôi nổi bao trùm buổi trao đổi giữa sinh viên hai khoa: Kỹ thuật Hóa học (CH1), Hóa học (CH2), Trường Hóa và Khoa học sự sống, Đại học Bách khoa Hà Nội và vị chuyên gia quốc tế hàng đầu trong lĩnh vực hóa chất - TS. Dago Caceres, Phó Chủ tịch Tập đoàn Ashland (Mỹ), doanh nghiệp trị giá hơn 2 tỷ đô la Mỹ với tầm ảnh hưởng sâu rộng trong ngành Dược phẩm, Mỹ phẩm và Vật liệu tiên tiến.

Buổi làm việc trở thành nơi “trình làng” những đề tài NCKH mang đậm hơi thở "Xanh" - Lời khẳng định cho một tư duy mới: Công nghệ hóa học là chìa khóa then chốt cho các giải pháp bền vững toàn cầu.

Tận dụng phế phẩm nông nghiệp và phụ phẩm công nghiệp cho vật liệu tương lai
 

Điểm nhấn đầu tiên trong chuỗi nghiên cứu khoa học của sinh viên là nỗ lực thay thế những phụ gia truyền thống độc hại bằng các nguồn nguyên liệu tái tạo. Nhóm sinh viên khoa Hóa học (CH2) gồm: Nguyễn Hữu Hải Nam, Đặng Quý Phong, Ngô Duy Thái, Vũ Tuệ Minh và Trần Huy Trọng dưới sự hướng dẫn của PGS. Trần Thị Thúy đã thực hiện đề tài ứng dụng nanocellulose làm chất độn gia cường cho cao su thiên nhiên. Trong ngành công nghiệp cao su, việc sử dụng than đen và silica làm chất độn truyền thống thường gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu lựa chọn sợi nanocellulose (CNF) phối hợp với việc biến tính cao su thiên nhiên bằng phương pháp ghép mạch styrene/acrylonitrile.

Việc loại bỏ protein từ mủ cao su trước khi ghép mạch được thực hiện tỉ mỉ nhằm nâng cao hiệu quả phản ứng. Các bước thực nghiệm cho thấy cơ tính của vật liệu nanocomposite này cải thiện đáng kể, đặc biệt ở hàm lượng 1.0% CNF, độ bền kéo tăng gấp ba lần so với cao su thiên nhiên ban đầu. Thêm vào đó, nhiệt độ phân hủy của vật liệu tăng thêm 13°C, xác thực hiệu quả của việc kết hợp các giải pháp kỹ thuật mới. Đây là hướng đi triển vọng trong việc tạo ra vật liệu cao su vừa có tính năng kỹ thuật cao, vừa thân thiện với hệ sinh thái.
 

Song hành với nỗ lực xanh hóa ngành cao su, sinh viên Hoàng Ngọc Thương - Khoa Kỹ thuật Hóa học (CH1) lại tập trung vào việc giảm phát thải carbon trong ngành xi măng - lĩnh vực vốn đóng góp tới 6 - 8% lượng khí nhà kính toàn cầu. Dưới sự dẫn dắt của PGS. Tạ Ngọc Dũng, nhóm nghiên cứu thử nghiệm sử dụng xỉ lò cao dạng hạt (GGBFS) để thay thế clinker trong việc sản xuất xi măng bền vững. Mỗi tấn xỉ được sử dụng có khả năng cắt giảm khoảng 900 kg khí thải CO₂. 

Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng với tỷ lệ thay thế từ 30 - 40%, xi măng vẫn đảm bảo cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày, đồng thời giảm nhiệt thủy hóa. Giải pháp "biến rác thải thành tài nguyên" này vô cùng thiết thực trong bối cảnh Việt Nam ước tính có tới 1.2 triệu tấn xỉ lò cao vào năm 2023. Sự sáng tạo này nhận được đánh giá cao về tính kinh tế khi giúp giảm chi phí nguyên vật liệu và đáp ứng các tiêu chuẩn chứng nhận công trình xanh LEED.

Giải pháp Xanh cho những thách thức về ô nhiễm môi trường nước
 

Vấn đề ô nhiễm nước bởi dầu mỡ, kim loại nặng và phẩm nhuộm đang là khủng hoảng toàn cầu, thúc đẩy sinh viên Trường Hóa và Khoa học sự sống, Đại học Bách khoa Hà Nội tìm kiếm những màng lọc thân thiện với hiệu quả cao. Sinh viên Nguyễn Minh Hiếu - khoa Kỹ thuật Hóa học (CH1) - dưới sự hướng dẫn của PGS. Đặng Trung Dũng đã tạo ấn tượng mạnh với hệ thống màng kép dựa trên nanocomposite polypropylene biến tính bằng hạt sắt nano (nZVI). 

Điểm đặc biệt của đề tài này là việc tổng hợp hạt sắt nano bằng phương pháp hóa học xanh, sử dụng chiết xuất từ lá cây vối (Cleistocalyx operculatus) làm chất khử. Nhóm nghiên cứu tạo ra hai loại màng có đặc tính đối lập chỉ qua một thao tác xử lý duy nhất: Một màng siêu kỵ nước với góc tiếp xúc lên tới 160.4 độ và một màng siêu thấm nước. Hệ thống này đạt hiệu suất tách hỗn hợp dầu - nước trên 95%, có khả năng tái sử dụng hơn 50 lần mà không giảm hiệu năng đáng kể. Việc tận dụng tảo nâu và lá cây vối để chế tạo vật liệu xử lý nước thải là biểu hiện cụ thể của tư duy kinh tế tuần hoàn.
 

Bên cạnh đó, nỗi lo về ô nhiễm ion kim loại nặng như chì (Pb2+) - tác nhân gây tổn thương hệ thần kinh và thận - đã được sinh viên Cao Mẫn Bình - khoa Hóa học (CH2) - giải quyết bằng việc sử dụng lá diếp cá. Lá diếp cá được biến tính hóa học bằng NaOH để loại bỏ sáp, lignin và sau đó ghép thêm các nhóm chức carboxyl, amine thông qua EDTA. Các nhóm chức này đóng vai trò như những "cái bẫy" giữ chặt các ion kim loại nặng qua cơ chế tạo phức. Với dung lượng hấp phụ tối đa đạt 117.51 mg/g và hiệu suất loại bỏ chì đạt 91.22%, vật liệu từ lá cây diếp cá xác thực khả năng ứng dụng thực tế rất cao. Vật liệu này có thể tái sinh bằng dung dịch HCl loãng, duy trì hiệu suất khoảng 70% sau 3 chu kỳ sử dụng, giúp tối ưu hóa chi phí cho các hệ thống xử lý nước thải quy mô nhỏ. Sinh viên Cao Mẫn Bình hoàn thành đề tài nghiên cứu dưới sự dẫn dắt của PGS. Vũ Anh Tuấn. 
 

Cùng chung mục tiêu bảo vệ nguồn nước, sinh viên Nguyễn Minh Khuê – Khoa Kỹ thuật Hóa học đã giới thiệu nghiên cứu của nhóm về việc điều chỉnh cấu trúc vật liệu màng trên nền cellulose. Nhóm tác giả dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Ngọc Mai đã thực hiện thành công việc chế tạo màng composite với khả năng quang xúc tác có khả năng tái sinh để loại bỏ các thuốc nhuộm hữu cơ - đối tượng gây ô nhiễm môi trường nặng nề trong ngành dệt nhuộm. Sự linh hoạt trong việc kiểm soát cấu trúc màng ở cấp độ phân tử cho phép vật liệu này hoạt động bền bỉ, mang lại hiệu quả kinh tế lâu dài cho các doanh nghiệp xử lý môi trường.

Công nghệ cao trong y sinh và nhận định từ chuyên gia quốc tế
 

Không dừng lại ở các màng lọc hay vật liệu xây dựng, sinh viên ngành Hóa Bách khoa còn dấn thân vào những lĩnh vực công nghệ cao như chẩn đoán y sinh. Dưới sự hướng dẫn của TS. Đặng Thanh Tùng, sinh viên Phạm Thị Thu Trang – khoa Kỹ thuật Hóa học cùng nhóm nghiên cứu thực hiện tổng hợp thành công hơn 40 dẫn xuất mới BINOL-benzothiadiazole có khả năng phát xạ ánh sáng phân cực tròn (CPL). Đây là những vật liệu hữu cơ phân tử nhỏ không chứa kim loại, có độc tính thấp và độ ổn định cao, lý tưởng cho việc hiển thị hình ảnh sinh học. Các thử nghiệm phối hợp cùng nhóm nghiên cứu tại Đại học Văn Lang và các mô phỏng động lực học phân tử (MD) cho thấy những hợp chất này có khả năng xuyên qua màng tế bào. Kết quả này mở ra triển vọng lớn trong việc phát hiện sớm các dấu hiệu bệnh lý thông qua công nghệ hiển thị hình ảnh hiện đại.
 

Chăm chú theo dõi các  phần trình bày và trao đổi với sinh viên về những thành quả nghiên cứu của sinh viên Khoa Kỹ thuật Hóa học (CH1) và Khoa Hóa học (CH2), TS. Dago Caceres từ Ashland bày tỏ sự ngạc nhiên và dành nhiều lời khen ngợi cho các kỹ sư tương lai của Trường Hóa và Khoa học sự sống, Đại học Bách khoa Hà Nội. Ông nhận xét  các đề tài nghiên cứu vô cùng thú vị và đa dạng, bao quát hầu hết các chuyên ngành đào tạo tại Trường như dầu khí, polymer, silicat, điện hóa và hóa hữu cơ. Vị chuyên gia quốc tế có uy tín trong lĩnh vực hóa chất nhấn mạnh: Các nghiên cứu của sinh viên đã bắt kịp những xu thế hiện đại nhất của ngành Hóa học và Kỹ thuật hóa học thế giới, đó là ưu tiên tính thân thiện với môi trường trong sản xuất.

Theo Tiến sĩ Dago, sự cân bằng giữa hiệu năng, tính bền vững và chi phí là "tam giác vàng" mà mọi kỹ sư cần hướng tới. Ông đánh giá cao sức trẻ, năng lực chuyên môn của sinh viên Việt Nam và khẳng định các em đã chuyển đổi thành công vai trò của ngành Kỹ thuật hóa học và Hóa học: Từ một tác nhân gây lo ngại thành một phần quan trọng của giải pháp cho các thách thức toàn cầu. 
 

Sự ghi nhận từ một chuyên gia quốc tế có bề dày kinh nghiệm quản lý tại các tập đoàn như Dow Chemical hay DuPont là nguồn động viên tinh thần to lớn cho cộng đồng sinh viên và các giảng viên Trường Hóa và Khoa học sự sống. Điều này đồng thời khẳng định chất lượng đào tạo và định hướng đúng đắn của Nhà trường trong việc kết nối nghiên cứu học thuật với nhu cầu thực tế của doanh nghiệp. 

Những hạt mầm sáng tạo Xanh của sinh viên hai khoa Kỹ thuật Hóa học và Hóa học, Trường Hóa và Khoa học sự sống, Đại học Bách khoa Hà Nội hôm nay hứa hẹn trở thành những giải pháp đột phá, đóng góp vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp hóa chất trong tương lai gần.