Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu chế tạo xenlulo và một số sản phẩm có giá trị từ rơm rạ và thân ngô

Mục tiêu của luận án: Góp phần bổ sung cơ sở khoa học và công nghệ chế tạo xenlulo và các sản phẩm hữu ích từ rơm rạ và thân ngô, làm cơ sở xây dựng và phát triển công nghệ chế biến tích hợp toàn bộ sinh khối của các dạng phế phụ phẩm nông nghiệp tiềm năng của Việt Nam.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật hóa học: Nghiên cứu chế tạo xenlulo và một số sản phẩm có giá trị từ rơm rạ và thân ngôBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITHÁI ĐÌNH CƯỜNGNGHIÊN CỨU CHẾ TẠO XENLULO VÀ MỘT SỐ SẢN PHẨMCÓ GIÁ TRỊ TỪ RƠM RẠ VÀ THÂN NGÔChuyên ngành: Vật liệu cao phân tử và tổ hợpMã số: 62440125TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨKỸ THUẬT HÓA HỌCHà Nội – 20171Công trình được hoàn thành tại:Trường Đại học Bách khoa Hà NộiNgười hướng dẫn khoa học:1. PGS.TS. Lê Quang Diễn2. PGS.TS. Doãn Thái Hòa3.Phản biện 1:Phản biện 2:Phản biện 3:Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩcấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà NộiVào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội2. Thư viện Quốc gia Việt Nam2A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁNSinh khối lignoxenlulo, bao gồm gỗ hay các loại thực vật phigỗ chứa xơ sợi, trong đó tiềm năng là phế phụ phẩm cây nông nghiệp,là nguồn nguyên liệu tái sinh, đa dạng và có tính chất phù hợp làmnguyên liệu sản xuất nhiều sản phẩm có giá trị, những hóa chất, vậtliệu thiết yếu cho con người trong tương lai thay thế nguồn nguyênliệu hóa thạch. Sản xuất vật liệu và hóa chất “xanh” từ nguồn nguyênliệu lignoxenlulo, là một trong những hướng nghiên cứu và phát triểncông nghệ trọng tâm trên thế giới.Nước ta là nước nông nghiệp, các loại cây nông nghiệp rất đadạng. Hàng năm sau thu hoạch tạo thành một lượng phế phụ phẩmchứa xenlulo vô cùng lớn, như rơm rạ, thân ngô, bã mía, ước đạt hàngchục triệu tấn, có thể thu gom và tận dụng. Mặc dù vậy, hiện nay cácdạng nguyên liệu này vẫn chưa được sử dụng hiệu quả, do chất lượngkhông đồng đều, vấn đề thu gom, tồn trữ gặp khó khăn và cơ bản nhấtlà chưa có công nghệ chế biến phù hợp đáp ứng hiệu quả kinh tế vàmôi trường nhất định.Trên thực tế, cũng như ở nhiều quốc gia khác, chỉ một phần nhỏcác dạng phế phụ phẩm này được tận dụng là chất đốt sinh hoạt, phânbón hữu cơ,… còn lại bị vứt bỏ và phương thức xử lý chủ yếu là đốt,gây lãng phí và không ít vấn đề về bảo vệ môi trường và sức khỏecộng đồng, nhất là đối với các vùng gần đô thị hoặc khu dân cư có mậtđộ cao. Nguyên do chủ yếu là với sản lượng lớn và nhu cầu đời sốngngày càng cao, người nông dân ngày càng ít sử dụng phế thải nôngnghiệp làm chất đốt mà thay vào đó là các loại chất đốt khác như thanđá, khí đốt.Trên thế giới và trong nước cũng đã có nhiều nghiên cứu sửdụng rơm rạ và thân ngô để chế tạo vật liệu xơ sợi, vật liệu compozit,nhiên liệu sinh học, …, nhưng hướng nghiên cứu chế tổng hợp, để tậndụng toàn bộ sinh khối hay chế biến sâu để tạo ra sản phẩm đa dạngvà nâng cao giá trị sản phẩm, vẫn chưa được chú trọng. Bên cạnh đó,ngay hiện nay và trong tương lại gần, đã có nhu cầu lớn về các sản1phẩm có thể sản xuất từ dạng phế phụ phẩm nông nghiệp này, như bộtxenlulo, dioxit silic, các sản phẩm tự nhiên, chất hấp phụ, vật liêunano,… Vì vậy nghiên cứu tập định hướng tận dụng toàn bộ sinh khối,hay chế biến tích hợp các công đoạn để đưa ra công nghệ khả thi, tạocơ sở để phát triển công nghệ chế tạo sản phẩm, là bức thiết, có ý nghĩakhoa học và thực tiễn.Việc nghiên cứu một cách hệ thống và chi tiết, từ đó xây dựngđược các phương pháp chế tạo các sản phẩm đa dạng từ hai dạng vậtliệu lignoxenlulo tiềm năng và dễ tiếp cận, sẽ làm nền tảng cho pháttriển công nghệ khả thi chế biến vật liệu lignoxenlulo thành các sảnphẩm hữu ích, đáp ứng nhu cầu trong nước là vấn đề bức thiết. Giảiquyết vấn đề này không những sẽ mang lại lợi ích kinh tế, tăng giá trịsản xuất nông nghiệp, mà còn góp phần bảo vệ môi trường, sức khỏecộng đồng.Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận ánMục tiêu của Luận án:- Góp phần bổ sung cơ sở khoa học và công nghệ chế tạo xenlulovà các sản phẩm hữu ích từ rơm rạ và thân ngô, làm cơ sở xây dựngvà phát triển công nghệ chế biến tích hợp toàn bộ sinh khối của cácdạng phế phụ phẩm nông nghiệp tiềm năng của Việt Nam.- Đưa ra được phương pháp khả thi phân tách các hợp chất vôcơ và hữu cơ của rơm rạ và thân ngô, để chế biến thành các sản phẩmcó tính năng sử dụng nâng cao.Đối tượng cho nghiên cứu là rơm rạ giống Q5 và thân cây ngôNK7328 thu gom tại xã Dân lực, huyện Triệu Sơn, Thanh Hóa.Phương pháp nghiên cứuTính chất của rơm rạ và thân ngô được phân tích bằng cácphương pháp tiêu chuẩn hóa TAPPI, các phương pháp phân tích hóalý học;Rơm rạ và thân ngô được xử lý bằng các tác nhân khác nhau(dung môi hữu cơ, dung dịch NaOH, axit sunfuric, hydropeoxit bổsung xúc tác) để tách riêng các thành phần của nguyên liệu, thu hồi2các chất trích ly, dioxit silic, đường C5 và xenlulo. Xenlulo được tẩytrắng bằng dioxit clo và hydropeoxit, tinh chế bằng kiềm. Từ xenlulođã chế tạo microxenlulo bằng phương pháp thủy phân, chế tạonanoxenlulo bằng phương pháp xử lý với dung dịch hydropeoxit trongmôi trường axit. Sơ đồ chuyển hóa tích hợp rơm rạ và thân ngô đượctrình bày trên hình dưới đây.Tính chất của sản phẩm được phân tích bằng các phương phápthực nghiệm trong lĩnh vực hóa học gỗ, hóa học và công nghệ sản xuấtbột giấy, công nghệ xenlulo; các phương pháp phân tích công cụ, GSMS, HPLC, SEM, XRD, EDX, ..., sử dụng thiết bị phân tích hiện đại.Phạm vi và nội dung nghiên cứu của luận ánLuận án bao gồm 03 nội dung nghiên cứu chính:- Nghiên cứu tiền xử lý rơm rạ và thân ngô bằng etanol để thucác chất trích ly;- Nghiên cứu xây dựng 03 phương pháp chuyển hóa tích hợprơm rạ và thân ngô, thành xenlulo, dioxit silic và đường C5, sử dụngcác tác nhân/hệ tác nhân khác nhau;- Nghiên cứu chế tạo microxenlulo và nanoxenlulo từ xenlulocủa rơm rạ.3 ...