Malaysia và chiến lược "xử lý xanh" chất thải từ ngành công nghiệp sầu riêng

Malaysia phải xử lý 200.000 tấn chất thải sinh khối hàng năm từ sầu riêng. Ảnh Alamy

Sầu riêng đã trở thành loại cây trồng phổ biến nhất ở Malaysia với khoảng 70.000 ha chiếm tới 41% diện tích đất canh tác. Năm 2023, Malaysia sản xuất hơn 455.000 tấn sầu riêng, theo South China Morning Post.

ÁP LỰC TỪ 200.000 TẤN CHẤT THẢI SẦU RIÊNG/NĂM

Cùng với Thái Lan và Việt Nam, Malaysia nằm trong top đầu thế giới về xuất khẩu sầu riêng. Các quốc gia Đông Nam Á này cùng chiếm 99% sản lượng xuất khẩu toàn cầu.

Ngày nay, sầu riêng, đặc biệt là loại Musang King/Miêu Sơn Vương/D197 là sản phẩm thương hiệu và là nguồn thu nhập mới cho nền kinh tế Malaysia, theo nghiên cứu của University Putra Malaysia.

Trên thực tế, sầu riêng chỉ chứa khoảng 15-30% phần ăn được trong khi phần còn lại (vỏ, hạt, thân và cành) được coi là chất thải sinh khối.

Do nhu cầu tiêu thụ gia tăng trên toàn thế giới, đặc biệt là từ Trung Quốc, các chuyên gia nhận định rằng sản lượng sầu riêng của Malaysia dự kiến sẽ tăng mạnh thời gian tới, điều này đồng thời dẫn đến lượng chất thải sinh khối sầu riêng cao hơn.

Trong giai đoạn 2014 - 2016, chất thải sinh khối sầu riêng của Malaysia dao động trong khoảng từ 234,55 đến 285,41 nghìn tấn, chiếm khoảng 19% tổng chất thải sầu riêng của Đông Nam Á, theo nghiên cứu của nhóm học giả Khoa Kỹ thuật Năng lượng và Hóa học, Đại học Hạ Môn chi nhánh Malaysia.

Chất thải rắn đô thị (MSW) tại Malaysia chủ yếu bao gồm chất thải thực phẩm và nhựa, trong đó trái cây và rau quả chiếm tới 60% lượng chất thải này, theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc (FAO).

Một người nông dân trồng sầu riêng đang thu hoạch quả ở huyện Raub, bang Pahang, Malaysia. Ảnh: MOHD RASFAN.

Đóng góp đáng kể vào khối lượng này với 200.000 tấn chất thải sinh khối hàng năm bao gồm vỏ và cùi sầu riêng, phải có chiến lược quản lý chất thải sầu riêng hiệu quả để giải quyết tác động đáng kể đến môi trường là yêu cầu khá cấp bách của Chính phủ Malaysia.

ỨNG DỤNG PHONG PHÚ TỪ CHẤT THẢI SINH KHỐI SẦU RIÊNG

Có nhiều phương pháp xử lý, nhiệt phân là một phương pháp phổ biến được Malaysia sử dụng để biến chất thải sinh khối sầu riêng thành than sinh học, dầu sinh học và khí tổng hợp. Quá trình này được tiến hành ở nhiệt độ từ 250 đến 900 °C trong điều kiện không có oxy.

Phương pháp khác là Cacbon hóa thủy nhiệt. Cacbon hóa thủy nhiệt liên quan đến quá trình xử lý sinh khối sầu riêng trong môi trường nước ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, thường là từ 180- 300 °C và 2- 10 MPa. Phương pháp này không yêu cầu làm khô sinh khối trước, giúp tiết kiệm năng lượng hơn so với nhiệt phân.

Than sinh học sầu riêng từ phương pháp nhiệt phân được sử dụng làm chất cải tạo đất do có hàm lượng kali và phốt pho cao. Ứng dụng này cải thiện độ phì nhiêu của đất và hỗ trợ cây trồng phát triển, mang lại lợi ích cho ngành nông nghiệp của Malaysia.

Do có có giá trị nhiệt cao hơn so với than bánh thông thường khiến đây trở thành lựa chọn khả thi cho các giải pháp năng lượng bền vững. Việc sử dụng loại than này trong sản xuất năng lượng góp phần làm giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nhiên liệu truyền thống.

Ngoài ra, diện tích bề mặt và độ xốp cao của than sinh học sầu riêng giúp loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm khỏi nước thải, từ đó giải quyết các vấn đề về môi trường bằng cách tăng cường các quy trình xử lý chất thải.

Trong sản xuất năng lượng sinh học, than sinh học sầu riêng đóng vai trò là chất xúc tác hiệu quả và tiết kiệm chi phí để tổng hợp biodiesel, đạt năng suất cao lên đến 97%.

Đối với xử lý nước thải, loại than này hoạt động như một chất hấp thụ sinh học lý tưởng, với khả năng hấp phụ cao (200-400 mg/g) giúp loại bỏ hiệu quả chất nhuộm hữu cơ (của ngành công nghiệp như dệt may và in ấn) trong các điều kiện khác nhau. Ngoài ra, trong vật liệu composite sinh học, nó tăng cường các đặc tính cơ học của nhựa phân hủy sinh học như PLA và RPET.

Trong nông nghiệp, than sinh học sầu riêng làm giàu đất bằng các chất dinh dưỡng thiết yếu như kali và phốt pho, cải thiện cấu trúc đất và thúc đẩy sự phát triển của cây trồng đồng thời điều chỉnh độ pH của đất. Diện tích bề mặt và độ dẫn điện cao khiến đây trở thành vật liệu đầy tiềm năng cho siêu tụ điện, có khả năng cải thiện khả năng lưu trữ năng lượng và cung cấp điện.

Không những thế, dầu sinh học được sản xuất thông qua nhiệt phân chất thải sầu riêng còn đóng vai trò là nhiên liệu thay thế tiềm năng với lượng khí thải thấp hơn so với dầu đốt cho lò nung và có thể được sử dụng trong lò hơi, làm tiền chất để sản xuất hydro và trong nhựa.

Ví dụ, nhiệt phân nhanh vỏ sầu riêng ở 650°C tạo ra 57,5% dầu sinh học, trong khi kết hợp nhiệt phân nhanh và xúc tác vỏ sầu riêng có thể đạt tới 59,48%.

Sản xuất khí sinh học từ sinh khối sầu riêng thông qua quá trình tiêu hủy kỵ khí cũng là một lựa chọn bền vững. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sản lượng khí metan được tối ưu hóa với các tỷ lệ giữa nguyên liệu và vi sinh vật, cũng như lượng chất hữu cơ được nạp vào hệ thống.

Sản lượng cao nhất đạt được khi đồng tiêu hủy vỏ sầu riêng với phân lợn, khi đó quá trình sản xuất khí sinh học sẽ hiệu quả hơn và cho ra nhiều khí metan hơn. Phương pháp này không chỉ cung cấp nguồn năng lượng tái tạo mà còn giúp quản lý chất thải nông nghiệp một cách bền vững.

Ngoài ra, sản xuất nanocellulose từ vỏ sầu riêng có tiềm năng tạo ra bê tông thông minh tự phục hồi, trong khi cellulose và hemicellulose có thể được chuyển hóa thành nhiên liệu sinh học như bioethanol. Sinh khối sầu riêng cũng đang được nghiên cứu để sử dụng trong mực in 3D, mở rộng khả năng ứng dụng và làm nổi bật giá trị đa dạng của nó trong các công nghệ bền vững.

Với khí hậu nóng ẩm của Malaysia, màng phủ sinh học phân hủy được làm từ sinh khối sầu riêng có thể chống mất độ ẩm đất hiệu quả và giảm thiểu tác động môi trường của màng phủ nhựa thông thường.

Các vật liệu sinh học này không chỉ tăng cường khả năng giữ nước mà còn cung cấp chất dinh dưỡng cho đất khi phân hủy, giải quyết các vấn đề liên quan đến rác thải nhựa và suy thoái đất. Mặc dù các polyme sinh học có thể đắt đỏ nhưng việc sử dụng sinh khối sầu riêng sẽ giúp giảm chi phí sản xuất, tạo ra giải pháp màng phủ sinh học phân hủy thay thế trên thị trường Malaysia.

Malaysia đang triển khai các chiến lược ‘xử lý xanh’ chất thải từ ngành công nghiệp sầu riêng. Ảnh: Reuters.

Không chỉ trong nông nghiệp, than sinh học sầu riêng còn hứa hẹn là vật liệu cho điện cực siêu tụ điện, đóng vai trò quan trọng đối với lĩnh vực năng lượng tái tạo của Malaysia. Trong bối cảnh quốc gia này đang nỗ lực hướng tới việc tăng sản xuất năng lượng mặt trời và cam kết giảm phát thải carbon, các siêu tụ điện sử dụng than sinh học sầu riêng có thể cung cấp giải pháp lưu trữ năng lượng hiệu quả và giá cả phải chăng.

"XỬ LÝ XANH" NHỜ CÔNG NGHỆ

Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư đang chuyển đổi ngành công nghiệp sầu riêng của Malaysia thông qua các công nghệ tiên tiến.

Internet vạn vật (IoT) được sử dụng để giúp đánh giá tính bền vững đối với sinh khối sầu riêng, bao gồm đánh giá tác động môi trường bằng Đánh giá vòng đời (LCA), tính khả thi về mặt kinh tế thông qua Phân tích kinh tế kỹ thuật (TEA) và cân nhắc về chi phí thông qua Phân tích chi phí vòng đời (LCCA). Những đánh giá này giúp tối ưu hóa quy trình, cải thiện lợi nhuận cũng như bảo vệ môi trường.

IoT cũng tham gia quản lý chất thải sầu riêng góp phần vào thực hiện cam kết phát thải ròng bằng 0 (net-zero) của Malaysia vào năm 2050 bằng cách chuyển đổi chúng thành các sản phẩm có giá trị như than sinh học, dầu sinh học và khí sinh học, giúp giảm phát thải khí nhà kính và giảm khí mê-tan bãi chôn lấp.

Sử dụng sinh khối sầu riêng để tạo năng lượng và cải tạo đất hỗ trợ các hoạt động nông nghiệp bền vững và giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Cách tiếp cận này không chỉ giảm thiểu tác động đến môi trường mà còn tạo ra các cơ hội kinh tế, phù hợp với các mục tiêu của Malaysia hướng tới một tương lai bền vững và thân thiện hơn với khí hậu.

Giá trị của ứng dụng từ “xử lý xanh” chất thải sầu riêng là điều không cần bàn cãi, tuy nhiên, chi phí sản xuất đang là một thách thức đáng kể đối với Malaysia khi muốn thương mại hóa quy mô lớn loại nguyên liệu sinh học này.