Tạo giá trị tăng thêm cho cây lúa luôn là mối quan tâm lớn. Gần đây các công trình nghiên cứu đã áp dụng cách đốt vỏ trấu mới để lấy tro trắng sản xuất aerogel cách nhiệt, một mặt hàng công nghệ cao đắt giá có phạm vi sử dụng rộng rãi. Công nghệ này có thể mở ra một cơ hội mới cho các xứ sản xuất lúa gạo như Việt Nam.

Aerogel là thứ bọt silicon chứa khí, được sản xuất lần đầu năm 1931 với giá tương đương 3.000 USD mỗi kg. Giá cao làm hạn chế phạm vi áp dụng mặc dù khả năng cách nhiệt, nghĩa là ngăn cản truyền nhiệt chênh lệch từ bên này qua bên kia, cao gấp 10 lần các chất cách nhiệt làm từ dầu mỏ.

Một giải thưởng 200.000 USD vừa được trao cho nhóm nghiên cứu của Viện công nghệ Massachusetts (MIT) bởi việc phát triển loại bọt cách nhiệt aerogel làm từ tro đốt của loại vỏ trấu phế thải. Nhiều phần thưởng khác và một khoản tài trợ 425.000 USD cũng được chuyển đến để hoàn tất dây chuyền trang bị sản xuất đại trà.

Chuyển tro trắng thành aerogel dạng bột

Nhưng việc sản xuất thành công aerogel tro trấu đầu tiên được thực hiện ở Đại học công nghệ Malaysia (UTM) bởi nữ giáo sư Halimaton Hamdan, người đã trích ly nguyên liệu là loại hạt tro silic màu trắng hoạt tính cao thu thập từ việc đốt vỏ trấu. Công nghệ mới này làm hạ giá thành aerogel từ 1.300 xuống còn 125 USD mỗi cân Anh, với hiệu suất cách nhiệt cao gấp 37 lần so với lớp sợi thủy tinh.

Sản xuất tro trắng theo công nghệ mới

Vỏ trấu được rửa sạch, khử tạp bằng acid sulfuric, phơi khô, rồi đem đốt trong buồng gió ở nhiệt độ khống chế 650 - 7000C. Ở nhiệt độ này tro trấu tạo thành là loại tro trắng trong đó 92 - 97% là silic không kết tinh, cấp hạt nano, có hoạt tính rất cao. Hàm lượng tro đen gồm nhóm SiOH và SiO2 kết tinh rất thấp. Tro trắng 98% cũng là nguyên liệu thương phẩm cung cấp cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau, trong đó có ngành sản xuất tấm pin mặt trời và làm con chip điện tử.

Tro đốt sau đó được cho hòa tan trong dung dịch hydroxid sodium (xút) và khuấy đều ở 900C để tạo thành silicat sodium. Dùng acid sulfuric để chuyển toàn bộ dung dịch silicat sodium sang thể hydrogel. Cũng có nơi dùng giấm chua tức acid acetic thay thế acid sulfuric để hạ giá thành. Để hydrogel ổn định trong khoảng 5 ngày rồi dùng nước rửa mạnh để loại bỏ sulfat sodium sinh ra từ quá trình phản ứng. Cuối cùng chuyển hydrogel thành alcogel bằng cách đưa rượu ethanol vào đẩy nước ra ngoài.

Người ta đưa alcogel vào các nồi hấp (autoclave), bổ sung vào đó một ít rượu, rồi nâng nhiệt từ từ trong khoảng 7 giờ: tăng 500C mỗi giờ cho đến 2000C, rồi 250C/giờ cho đến 2750C và giữ mức nhiệt này trong khoảng 1 giờ để toàn bộ cồn bay ra thành hơi. Cho hơi rượu thoát từ từ ra khỏi nồi trong vòng 1 giờ rưỡi để hạ áp suất bên trong đến mức bình thường. Sau đó bắt đầu hạ nhiệt xuống, cũng từ từ, để có mẻ sản phẩm aerogel tốt. Aerogel thương phẩm sản xuất theo quy trình này có dạng hạt rời cứng giòn, trong suốt, cực mịn (đến cấp hạt nano), được đóng gói để bán hoặc ép thành cấu kiện cung cấp cho các nhà máy.

Ép aerogel thành các cấu kiện cách âm cách nhiệt

Người Mỹ đánh giá cao và thưởng lớn cho nhóm nghiên cứu của MIT vì Hoa Kỳ mỗi năm sản xuất trên 11 triệu tủ lạnh, từ loại gia đình đến xe container và các kho lạnh cỡ lớn. Một lớp aerogel tro trấu dày 12,5 mm có khả năng cách nhiệt tương đương với lớp cách nhiệt công nghiệp hiện nay dày 100 mm. Mục tiêu của nhóm nghiên cứu là tăng hiệu suất giữ lạnh lên 50% nhờ đó giảm tiêu hao năng lượng và giảm thải CO2 vào bầu khí quyển.

Aerogel làm từ tro trấu của Đại học công nghệ Malaysia có tên thương mại là Maerogel, chỉ nặng gấp 3 không khí nhưng chịu được sức nén, vả lại nó trong suốt nên cũng được dùng trong các đồ điện tử; dùng làm lớp kẹp giữa các tấm kính để tạo nên kính cách nhiệt dùng làm cửa sổ hay mái nhà, và dùng làm lớp mỏng cách âm cách nhiệt trong các công trình xây dựng. Triển vọng này mở ra cơ hội mới cho các xứ sản xuất lúa gạo như Việt Nam.

Theo Khoa học phổ thông